起火頻發(fā)令人“聞電色變”，切換811電池是福是禍？

前段時間,多起自燃事件被爆出,電動車的安全問題再次成為汽車行業(yè)的焦點(diǎn),而自燃的始作俑者毫無疑問都是電池。

無論是特斯拉不回應(yīng)、不召回、不道歉的“三不政策”,還是蔚來治標(biāo)不治本的限制充電,都無法從根本上解決電動車電池起火的痛點(diǎn)。

然而在這樣的現(xiàn)狀下,無論是電池廠還是主機(jī)廠都還在研發(fā)更高密度更高續(xù)航的產(chǎn)品,“811電池”也成為近一年來在動力電池行業(yè)被提及最多的一個名詞。

對于811,目前的輿論呈現(xiàn)兩種不同的聲音,一種認(rèn)為811這種目前能量密度最高的電池將持續(xù)提高電動車?yán)m(xù)航,想要突破500公里、600公里甚至更高的續(xù)航瓶頸,發(fā)展811是不二法門;而另一種則認(rèn)為,當(dāng)前的電池包防護(hù)技術(shù)還不足以保證811這種熱穩(wěn)定性較差的電池,電池廠和主機(jī)廠“all in”811還需慎重。

那么,811電池,這種能量密度大但穩(wěn)定性較低的動力電池究竟是魔鬼還是天使,它將為新能源汽車行業(yè)帶來光明還是陰霾?

什么是811?

想要知道什么是811電池,就要先了解目前動力電池兩大主流品類:磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。所謂磷酸鐵鋰和三元鋰指的是鋰離子動力電池的正極材料。

顧名思義磷酸鐵鋰電池即以磷酸鐵鋰為正極材料的電池,它是相對三元鋰電池更早被應(yīng)用于電動車動力電池的一個品類,優(yōu)勢在于熱穩(wěn)定性好、安全性高以及成本相對低廉,而劣勢在于能量密度較低、重量大,在現(xiàn)今市場上使用磷酸鐵鋰電池很難做出續(xù)航很高的產(chǎn)品。

而三元鋰電池主要是指以鎳鈷錳三種材料為正極的鋰離子動力電池,以及特斯拉所使用的出自松下的鎳鈷鋁電池,它的優(yōu)勢是能量密度高,缺點(diǎn)是穩(wěn)定性低、安全性低,制造成本相對磷酸鐵鋰電池更高。

那么,811指的是什么呢?811指的是三元鋰電池正極材料中鎳鈷錳或鎳鈷鋁的配比為8:1:1,因此811電池即三元鋰電池中的一個細(xì)分類型。目前三元鋰電池中被應(yīng)用較多的為333和523,622已經(jīng)開始應(yīng)用處于中期階段,而811才剛剛起步,雖然已有部分車企已經(jīng)規(guī)劃搭載,但正式上市的使用811電池的僅有寶馬X1插混車型一款。

811的優(yōu)勢和劣勢

在上述型號中,第一個數(shù)字也就是811中的“8”和523中的“5”是指鎳元素的比重,而鎳的比重越高電池能量密度就越高,但鎳也是金屬活性高的元素,因此它的比重越大電池的安全性也就越低。而鈷元素在三元鋰電池中也起到至關(guān)重要的作用,鈷元素可以提高電池的穩(wěn)定性,同時增加電池的循環(huán)壽命,但鈷的價格是三種元素中最貴的,因此電池“少鈷化”是一直以來的趨勢。

據(jù)悉,采用811材料生產(chǎn)的三元電芯,單位成本可相比523電芯下降約7%,這算成電池包成本后,綜合單位wh成本下降幅度可達(dá)8%以上。

值得一提的是,特斯拉在2013年推出第一款車時就已經(jīng)使用了松下研發(fā)的鎳鈷鋁8:1.5:0.5的三元鋰電池,而當(dāng)時中國新能源汽車普遍都在使用磷酸鐵鋰電池,這也就是為什么特斯拉的續(xù)航里程在多年來都保持絕對領(lǐng)先地位的原因。

誰在生產(chǎn)811?

安全是概率事件,但續(xù)航是絕對的生命線。當(dāng)下電動車對于續(xù)航能力的硬性要求讓高密度的811電池成為大勢,雖然目前還沒有大規(guī)模地投入市場,但多家電池廠都已經(jīng)完成或開始對811電池的生產(chǎn)和研發(fā)。

2018年,國內(nèi)三元鋰電池裝車量達(dá)95.67萬輛,占動力電池總量的78%,相比2016年的22.63萬輛翻了四倍以上,相比2017年的55.87萬輛翻了近一倍,而裝車占比也比2017年提升量近10個百分點(diǎn)。

在三元鋰電池成為主流的同時,2018年也被稱為中國電池的“811元年”,去年有數(shù)家電池廠都是在去年就已經(jīng)量產(chǎn)811電池,而其它幾家在今年或明年量產(chǎn)811的廠家也大多是從去年開始布局研發(fā)811電池的。

在這其中,比克是最早實現(xiàn)811動力電池量產(chǎn)的電池廠,目前動力電池兩大巨頭寧德時代和比亞迪在811上的動作并不算快,寧德時代在今年實現(xiàn)量產(chǎn)并裝車,但比亞迪雖然已宣布811電池已經(jīng)取得重大進(jìn)展,但最終量產(chǎn)及應(yīng)用時間目前仍未公布。

在這些已經(jīng)在811方面有實質(zhì)進(jìn)展的企業(yè)中,還是要說說“老大”寧德時代。雖然它不是最早布局并量產(chǎn)811電池的,但卻是第一個將811電池裝車的電池廠,而第一款搭載811電池并上市的正是來自于寧德時代最早的合作伙伴——寶馬。

在今年3月,寶馬X1PHEV新款車型上市,其搭載了寧德時代提供的811三元鋰電池,成為已上市的首款搭載811電池的車型。不過,畢竟X1 PHEV還只是一款插混車型,其電池總?cè)萘恳仓挥?4kWh,電芯能量密度為280Wh/kg,電池包能量140Wh/kg,三項數(shù)據(jù)均未達(dá)到目前寧德時代的最高水平,且插混車型電池包安全性也要高于純電車型,因此X1 PHEV里程升級版對于寧德的811而言,似乎有著類似于“先行小隊”的意義,而待使用811電池的純電車型正式上市之時,811的時代才算正式開啟。

811純電車,誰拔頭籌?

2019年以來,陸續(xù)有主機(jī)廠表示未來的新能源車型將搭載811電池,從吉利幾何A到廣汽傳祺AionS,再到上海車展上亮相的眾多造車新勢力,811將成為新能源軍備競賽的又一大戰(zhàn)場。但從目前來看,還沒有任何一輛使用811電池的純電車型實現(xiàn)交付,誰將拔得頭籌拭目以待。

從目前來看,能夠?qū)嶋H應(yīng)用的811電池主要出自寧德時代和比克兩家電池廠,而使用寧德時代811電池的廣汽傳祺Aion S和幾何A的高續(xù)航版本上市在即,除了這兩款出自傳統(tǒng)主機(jī)廠的產(chǎn)品外,其余確定使用811電池的車型均來自造車新勢力。在這方面,更專注新能源且沒有江山可守的新勢力們似乎更大膽更能放開手腳,而傳統(tǒng)車企恐怕會有更多顧忌。

安全性如何提升?

無論是從消費(fèi)需求還是政策推動方面來看,高密度高續(xù)航都是新能源汽車不可逆的發(fā)展方向,那么在這樣的前提下,提升電池安全、針對811電池包開發(fā)更為先進(jìn)的安全技術(shù)也就成為電池廠和主機(jī)廠必答題。

在技術(shù)方面,中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高曾就高鎳動力電池的安全問題進(jìn)行過詳盡的分析,他認(rèn)為提高高鎳電池的安全性目前主要有三個技術(shù)途徑。

首先是電池包和正極材料的進(jìn)一步研究,例如用單晶顆粒來替代多晶的正極材料,電池的熱穩(wěn)定性和安全性都能得到一定的改善。

其次,就是對熱蔓延進(jìn)行阻隔,即在主導(dǎo)傳熱的路徑上加隔熱材料,形成“防火墻”的效果,而這種技術(shù)已經(jīng)在使用811電池的寶馬X1PHEV上有所應(yīng)用。

第三個方面就是對被稱為“電池癌癥”的熱失控的管理,目前寧德時代在這方面已經(jīng)可以實現(xiàn)提前15分鐘將可能引發(fā)熱失控的內(nèi)短路預(yù)警出來。

從目前來看,811電池以成為動力電池的主要趨勢,而已經(jīng)投產(chǎn)811的電池廠和將要使用811的電動車都遠(yuǎn)不止本文表格中所列舉的這些,作為近十年來發(fā)展最為快速的行業(yè)之一,動力電池從能量密度到安全性耐用性在短短幾年內(nèi)實現(xiàn)了巨大幅度的提升。

因此,雖然現(xiàn)在的811還沒有達(dá)到最為成熟的狀態(tài),但動力電池行業(yè)發(fā)展速度能夠在811身上得到更好的展現(xiàn),更高性能、更加可靠的動力電池也會在快速的迭代中呈現(xiàn)在市場面前。