發(fā)展811電池是鋰電池汽車的宿命？

6月23日,一年一度的青海動(dòng)力電池高峰論壇,在西寧的涼爽夏日如期而至。如同西寧微冷的天氣,今年的電池論壇沒(méi)有洋溢出如同往年一樣,對(duì)行業(yè)前景飽含激情與樂(lè)觀的一面,多了一些冷靜的思考。

第一位發(fā)表演講的中科院院士歐陽(yáng)明高,開(kāi)門(mén)見(jiàn)山直接點(diǎn)題:現(xiàn)在動(dòng)力電池最重要的問(wèn)題是安全問(wèn)題,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊,但我們必須解決安全問(wèn)題。而對(duì)于電池安全的討論,貫穿整個(gè)論壇的全程。

每年6月的動(dòng)力電池高峰論壇,是鋰電行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)。在過(guò)去幾年,電池行業(yè)從探討三元和磷酸鐵鋰的技術(shù)路線、到爭(zhēng)議動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能不足,如今,將安全重新擺到行業(yè)發(fā)展最重要的位置。

的確,頻繁的電動(dòng)車安全事故,給“高歌猛進(jìn)”的新能源汽車行業(yè)敲響了警鐘。

根據(jù)市場(chǎng)監(jiān)管總局掌握的輿情信息,2018年至今有80余電動(dòng)汽車火災(zāi)事故發(fā)生。事故頻率呈現(xiàn)上升趨勢(shì),這引起有關(guān)部門(mén)的高度重視。6月17日,工信部發(fā)布通知,要求新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)汽車安全第一責(zé)任,開(kāi)展安全排查,排查的重點(diǎn),就是動(dòng)力電池。

當(dāng)然,電池安全的保障是一個(gè)復(fù)雜的工程,除了車企之外,電池企業(yè)也應(yīng)積極參與。6月23日,德國(guó)機(jī)動(dòng)車安全檢測(cè)公司德凱集團(tuán)執(zhí)行副總裁、東亞及南亞區(qū)總裁曾牧對(duì)智庫(kù)君表示,針對(duì)行業(yè)安全問(wèn)題,不僅是車企,電池企業(yè)也要對(duì)電池的安全保障承擔(dān)很大的責(zé)任。

值得注意的是,6月24日,工信部發(fā)布公告稱,為進(jìn)一步貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于轉(zhuǎn)變政府職能和深化“放管服”改革的精神,經(jīng)研究,我部決定自2019年6月21日起廢止《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》(下稱“規(guī)范條件”),第一、第二、第三、第四批符合規(guī)范條件企業(yè)目錄同時(shí)廢止。

工信部于2015年3月發(fā)布的《規(guī)范條件》,明確了企業(yè)生產(chǎn)動(dòng)力電池需要滿足的條件要求,并且,只有使用了符合《規(guī)范條件》企業(yè)動(dòng)力電池的新能源汽車,才能登上《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》,獲得新能源補(bǔ)貼。

“這個(gè)表單發(fā)布的時(shí)間已經(jīng)比較久了,這四批表單中符合規(guī)范條件的企業(yè)中的部分企業(yè)已經(jīng)破產(chǎn)或者已經(jīng)不存在了?！?月23日,中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)于清教對(duì)智庫(kù)君表示。

有業(yè)內(nèi)人士對(duì)智庫(kù)君表示,其實(shí)企業(yè)目錄的效果并不明顯,廢止舊規(guī)范之后現(xiàn)在尚不清楚是否會(huì)發(fā)布新名單,但是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的行業(yè)規(guī)范管理未來(lái)或?qū)⑦M(jìn)一步加強(qiáng),但重點(diǎn)將放在事中事后監(jiān)管方面。此外,這同時(shí)釋放了一個(gè)重要信號(hào):歡迎日韓等外資電池進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)、鼓勵(lì)發(fā)揮市場(chǎng)主導(dǎo)作用。

近三成事故在充電時(shí)發(fā)生

歐陽(yáng)明高表示,安全事故是新能源汽車發(fā)展的致命隱患,而新能源安全事故的本質(zhì),是電池?zé)崾Э亍?/p>

導(dǎo)致熱失控的誘因主要有兩種,一是機(jī)械電氣誘因(針刺、碰撞等事故導(dǎo)致),二是電化學(xué)誘因(過(guò)充、快充、自發(fā)性短路等),電池單體熱失控之后傳遞給相鄰單體,隨后大面積蔓延,最終導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

“近期發(fā)生的充電事故的分析表明,主要是不當(dāng)快速充電或過(guò)充引發(fā)電池析鋰,導(dǎo)致熱失控溫度大幅度下降,從219℃下降到107℃,并與電解液劇烈反應(yīng),電池在107℃發(fā)生熱失控。”歐陽(yáng)明高表示。

據(jù)歐陽(yáng)明高介紹,新能源汽車事故的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,電動(dòng)車充電時(shí)發(fā)生事故的比率較大。2018年,充電時(shí)發(fā)生新能源汽車事故占比達(dá)到了29%,接近三成。而靜置、行駛、涉水發(fā)生事故的比例分別為14%、14%、10%。

造成充電時(shí)發(fā)生安全事故的原因包括:不當(dāng)快速充電引發(fā)電池析鋰,電池壽命快速衰減、熱穩(wěn)定性變差;充電功能安全設(shè)計(jì)水平低下;充電過(guò)程數(shù)據(jù)通訊不規(guī)范;未執(zhí)行充電安全相關(guān)規(guī)范。

國(guó)家新能源汽車創(chuàng)新工程項(xiàng)目專家組組長(zhǎng)王秉剛同樣對(duì)快充技術(shù)持有謹(jǐn)慎態(tài)度,他認(rèn)為,對(duì)目前尚較脆弱的動(dòng)力電池安全性來(lái)說(shuō),大功率快充可能會(huì)帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)電池的壽命也會(huì)帶來(lái)一定損失。

曾牧認(rèn)為,電動(dòng)汽車和動(dòng)力電池安全不僅要關(guān)注設(shè)計(jì)層面,還要重視檢測(cè)和驗(yàn)證的保障作用。“加強(qiáng)電池管理可以幫助降低安全危險(xiǎn)。功能性的硬件問(wèn)題、耐力問(wèn)題、實(shí)用性問(wèn)題、電池兼容性問(wèn)題、可靠性問(wèn)題都是應(yīng)該關(guān)注的安全重點(diǎn)?！?/p>

展望行業(yè)未來(lái),歐陽(yáng)明高認(rèn)為,鋰離子電池能量密度會(huì)繼續(xù)提高,300Wh/kg的能量密度已經(jīng)達(dá)到了,體積和能量都提升是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

智庫(kù)君通過(guò)與多位電池企業(yè)人士溝通了解到,事實(shí)上,電池企業(yè)對(duì)于電池的安全保障均極為重視。不過(guò),在電池技術(shù)高速迭代發(fā)展的過(guò)程中,電池能量密度不斷提高,也對(duì)電池的安全提出了更高的要求。

“在這種情況下,對(duì)安全防控的技術(shù)要求會(huì)越來(lái)越高,我們要著力解決鋰離子電池的安全性問(wèn)題,發(fā)展出更加安全的鋰電池,保證電動(dòng)汽車車產(chǎn)業(yè)的順利發(fā)展?！睔W陽(yáng)明高表示。

提升能量密度勢(shì)不可擋

雖然提升能量密度、追求高續(xù)航是大趨勢(shì),但在天津力神股份有限公司常務(wù)執(zhí)行副總裁王念舉看來(lái),能量密度跟安全是很難調(diào)和的矛盾。

“補(bǔ)貼退坡的周期一年一次,與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期不匹配。為了追求高能量密度來(lái)提高續(xù)航里程,不少企業(yè)縮短研發(fā)周期,產(chǎn)品未能得到充分驗(yàn)證?！?月23日,一位電池企業(yè)高層對(duì)智庫(kù)君表示。

根據(jù)2018年的新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn),電動(dòng)車補(bǔ)貼的多少直接與能量密度掛鉤。要想獲得更高的補(bǔ)貼,乘用車電池系統(tǒng)能量密度需達(dá)到160Wh/kg。而2019年的補(bǔ)貼政策。

由于新能源汽車獲得的補(bǔ)貼多少,直接影響到其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。整車企業(yè)對(duì)于高能量密度有了更大的需求,頭部電池企業(yè)由于研發(fā)實(shí)力更強(qiáng)能夠更快跟上趨勢(shì),但一些研發(fā)技術(shù)并不強(qiáng)的電池企業(yè)為了不被市場(chǎng)淘汰,也只能“趕鴨子上架”。

“在技術(shù)更新比較快的情況下,過(guò)去幾年差不多是一年一變,每年都有新產(chǎn)品,生命周期只有一年。”國(guó)軒高科材料有限公司董事長(zhǎng)楊續(xù)來(lái)表示。

在這種情況下,部分車企和電池對(duì)于能量密度盲目追求,但其實(shí)本身安全保障的能力未能及時(shí)跟上技術(shù)進(jìn)步的步伐。

“超速迭代是對(duì)安全性能拔苗助長(zhǎng),是對(duì)摩爾定律的誤讀。過(guò)去燃油車一般三年出一個(gè)車,新能源汽車有很多非常變化的條件,但我們又要求它一年一迭代,這就導(dǎo)致了整體安全性問(wèn)題沒(méi)有得到很好的解決?！倍喾嘈履茉纯萍加邢薰径麻L(zhǎng)李云峰表示。

他告訴智庫(kù)君,動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)驗(yàn)證到應(yīng)用的周期,理想狀態(tài)下應(yīng)該在3年左右。不過(guò),他也表示,到2020年電池迭代沒(méi)有像之前拔苗助長(zhǎng)的要求,安全性的問(wèn)題對(duì)企業(yè)來(lái)講可能會(huì)得到一些緩解。

根據(jù)2019年的補(bǔ)貼政策,盡管電池能量密度的門(mén)檻由2018年的105Wh/Kg提至125Wh/Kg,但沒(méi)有將指標(biāo)上限提高,仍然為160Wh/Kg。一個(gè)明確的原則是:技術(shù)上要先進(jìn)、質(zhì)量上要可靠、安全上有保障。

不過(guò),從整車廠的需求來(lái)看,長(zhǎng)期的趨勢(shì)仍然是追求長(zhǎng)續(xù)航里程,追求更高的能量密度。

動(dòng)力電池“811時(shí)代”已經(jīng)到來(lái)。寧德時(shí)代量產(chǎn)的NCM811電池,將率先搭載在寶馬的插電式混動(dòng)車型和廣汽新能源純電動(dòng)車AION S上。

NCM811電池指的是三元鋰電池的正極材料鎳、鈷、錳三種金屬比例為8:1:1的電池,與現(xiàn)在市面上常見(jiàn)的NCM523和NCM622電池相比,提高了鎳的含量同時(shí)降低鈷和鋰的量。

鎳的比例增高,能夠增加能量密度,但也帶來(lái)了更加激烈的電化學(xué)反應(yīng),影響電池的安全性能。不過(guò),由于減少了鈷的用量,NCM811電池也將大幅降低電池的價(jià)格,對(duì)于車企來(lái)說(shuō),這樣的電池極具吸引力。

811電池的應(yīng)用,無(wú)論是對(duì)于車企還是電池企業(yè)都提出了更高的安全要求。而如果寧德時(shí)代將電池應(yīng)用到量產(chǎn)車型之中,也無(wú)形中給其他電池企業(yè)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)壓力,不得不被迫加快自己的產(chǎn)品節(jié)奏。

“雖然寧德時(shí)代的811電池開(kāi)發(fā)得早,肯定也做過(guò)長(zhǎng)期的驗(yàn)證,但現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)對(duì)于811電池仍然充滿顧慮。業(yè)內(nèi)更大擔(dān)憂的是,一些其他的企業(yè)為了搶市場(chǎng),以次充好,把安全驗(yàn)證并不成熟的電池帶到市場(chǎng)?！庇须姵仄髽I(yè)人士告訴智庫(kù)君。

他對(duì)智庫(kù)君強(qiáng)調(diào),電動(dòng)車企業(yè)需要具有辨別力,同時(shí),也必須匹配提升電池管理系統(tǒng)的安全管控,留出更多的冗余,來(lái)保障整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全。

“發(fā)展811電池,是鋰電池的宿命,無(wú)論是否擔(dān)心安全,阻止不了能量密度往前走。這是行業(yè)的趨勢(shì),也是市場(chǎng)需求。”6月23日,王念舉接受智庫(kù)君采訪時(shí)表示。