鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1070次 | 2020年08月15日
打造新能源傳奇要從電池開始
新能源車市場(chǎng)任何風(fēng)吹草動(dòng),都能引發(fā)消費(fèi)市場(chǎng)關(guān)注。
八月六日,一輛理想ONE在廣東省肇慶市高速公路行駛時(shí)發(fā)生意外事故,導(dǎo)致車輛起火自燃。所幸事故并未造成人員死亡。
今年以來(lái),國(guó)內(nèi)發(fā)生多起新能源車自燃事故,而每次事故,都在透支著消費(fèi)者對(duì)新能源車的信心。
與傳統(tǒng)燃油車不同,動(dòng)力鋰電池、電機(jī)和電控組成了新能源車三大核心部件。其中,作為新能源車的心臟,動(dòng)力鋰電池質(zhì)量直接決定著車輛續(xù)航、安全與動(dòng)力表現(xiàn)。
外采是車企主流選擇
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
今年以來(lái),我能夠感受到業(yè)內(nèi)各方對(duì)新能源車動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域關(guān)注度有很大提升。這源于國(guó)內(nèi)新能源車市場(chǎng)發(fā)展從早期培育階段進(jìn)入到快速成長(zhǎng)期,其市場(chǎng)發(fā)展成熟度的變化影響著汽車公司的態(tài)度。我國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高在接受《我國(guó)消費(fèi)者報(bào)》記者采訪時(shí)表示,新能源車由核心技術(shù)經(jīng)濟(jì)性決定的市場(chǎng)前景已非常明朗。動(dòng)力鋰電池將在未來(lái)發(fā)展中扮演越來(lái)越重要的角色。
消費(fèi)者關(guān)心新能源車的種種方面,都繞不過(guò)核心部件動(dòng)力鋰電池。未來(lái),誰(shuí)擁有高質(zhì)量動(dòng)力鋰電池,誰(shuí)就將征服市場(chǎng)。
由于燃油限值標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)苛,所有車企都必須在新能源車領(lǐng)域布局,動(dòng)力鋰電池因而也被推到了首要位置。
以差異化求生存是汽車公司秉承的發(fā)展理念。然而,這樣的發(fā)展理念并不適用于目前的新能源車。由于發(fā)展時(shí)間尚短,大部分車企并不具備動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域技術(shù)儲(chǔ)備,只能通過(guò)外采方式滿足旗下新能源車所需。
在國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域,寧德時(shí)代、比亞迪和國(guó)軒高科三家電池公司是業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍公司。我國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力鋰電池應(yīng)用分會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2019年,三家重要電池公司裝機(jī)量市場(chǎng)占比高達(dá)73.64%,幾乎壟斷了國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
由于車輛動(dòng)力的變化,在燃油車市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位的合資品牌也體驗(yàn)到了核心技術(shù)缺失的滋味。七月,本田汽車與寧德時(shí)代就新能源車動(dòng)力鋰電池簽署全方位戰(zhàn)略合作協(xié)議。其實(shí),近一段時(shí)間,像本田這樣的合資車企攜手國(guó)內(nèi)電池廠商的案例已不是少數(shù)。
歐陽(yáng)明高認(rèn)為,動(dòng)力鋰電池研發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)性的、時(shí)間周期很長(zhǎng)的課題,要經(jīng)過(guò)大量實(shí)際道路測(cè)試和產(chǎn)品檢驗(yàn),絕非一日之功。得益于量產(chǎn)量力強(qiáng)、進(jìn)入市場(chǎng)早的優(yōu)勢(shì),三大電池廠商在國(guó)內(nèi)新能源車市場(chǎng)具有很大話語(yǔ)權(quán)。
不可否認(rèn),外采方式可以幫助車企在短時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域的不足。但隨著市場(chǎng)逐步成熟,消費(fèi)者關(guān)于新能源車需求已不再僅僅滿足于續(xù)航里程,這也對(duì)動(dòng)力鋰電池發(fā)展提出了更高要求。
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,車企希望通過(guò)不同產(chǎn)品定位、功能延伸、性價(jià)比優(yōu)勢(shì)來(lái)打造自身風(fēng)格,吸引消費(fèi)者目光。而為多家公司同時(shí)供應(yīng)動(dòng)力鋰電池的第三方電池廠商,無(wú)法針對(duì)每一個(gè)品牌需求,都給出非常到位的、清晰的和個(gè)性化的解決方法。
北京理工大學(xué)車輛與交通工程學(xué)院副教授孫立清對(duì)《我國(guó)消費(fèi)者報(bào)》記者表示,主流電池廠商根據(jù)自身?yè)碛械碾姵匾?guī)格和型號(hào)供車企做出選擇,在市場(chǎng)上具有主動(dòng)權(quán)。但考慮到量產(chǎn)量力和成本等多方面因素,車企選擇空間往往較為有限。
隨著時(shí)間推移和消費(fèi)者需求的變化,已經(jīng)有汽車公司意識(shí)到自主研發(fā)動(dòng)力鋰電池的重要性。
安全是動(dòng)力鋰電池生命線
一直以來(lái),購(gòu)車補(bǔ)貼政策與整車?yán)m(xù)航能力相掛鉤,補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)續(xù)航里程長(zhǎng)、能量密度高的新能源車型。同時(shí),廣大消費(fèi)者也更傾向于購(gòu)買一輛行駛距離更遠(yuǎn)的車型,不會(huì)因車輛續(xù)航能力而焦慮。
消費(fèi)市場(chǎng)的普遍認(rèn)知,推動(dòng)著汽車公司想盡辦法提升動(dòng)力鋰電池續(xù)航能力。同時(shí)在能夠享受到補(bǔ)貼的時(shí)間點(diǎn)內(nèi)也爭(zhēng)取獲得更多政策扶持。
補(bǔ)貼的誘惑讓很多車企盲目追求續(xù)航里程提升,紛紛搭載高能量密度電池。而這為新能源車安全埋下了隱患。
孫立清表示,汽車公司對(duì)續(xù)航里程的追逐,使三元鋰離子電池取代磷酸鐵鋰離子電池,成為市場(chǎng)主流選擇。雖然三元鋰離子電池續(xù)航能力有所提升,但其安全穩(wěn)定性相對(duì)較差,在車輛發(fā)生短路或者高溫環(huán)境下容易失控,從而導(dǎo)致自燃現(xiàn)象發(fā)生。
為了提高動(dòng)力鋰電池安全性,擁有電池自主研發(fā)能力的車企也逐漸改變續(xù)航里程優(yōu)先的思維。
前不久,比亞迪重新采用磷酸鐵鋰材料,推出了刀片電池。據(jù)悉,這種名字獨(dú)特的動(dòng)力鋰電池,最大不同就是通過(guò)密集排布保持足夠的剛度,在電池包安全防護(hù)上也能節(jié)省一部分傳統(tǒng)電池包層層防護(hù)的結(jié)構(gòu),在提升動(dòng)力鋰電池體積密度同時(shí),還可以獲得更好電芯散熱設(shè)定,保證電池安全。安全是刀片電池的最大特點(diǎn)。同時(shí),為自家純電車型量身定做的電芯,能最大程度提高空間利用率,解決純電動(dòng)汽車型底盤高度問(wèn)題,這是通過(guò)外采方式獲得動(dòng)力鋰電池車企無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。歐陽(yáng)明高說(shuō)道。
就在刀片電池公布不久后,長(zhǎng)城汽車也公布了全新的無(wú)鈷電池。由于鈷的成本較高,如何在后補(bǔ)貼時(shí)代降低消費(fèi)者購(gòu)車成本是車企必須面對(duì)的問(wèn)題。
而無(wú)鈷電池的推出,是動(dòng)力鋰電池行業(yè)發(fā)展的一大變革。它解決了三元鋰離子電池安全性低和成本高的兩個(gè)核心問(wèn)題,在安全基礎(chǔ)上提升了車輛續(xù)航能力,又降低了消費(fèi)者購(gòu)車成本。記者了解到,正在研發(fā)中的一款無(wú)鈷電池能量密度可達(dá)240瓦時(shí)/公斤,預(yù)計(jì)搭載該款電池的車輛續(xù)航能力可達(dá)到880公里。
巧合的是,就在七月底,松下官方宣布要在未來(lái)兩到三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷電池商業(yè)化。兼具性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的無(wú)鈷電池有望成為引領(lǐng)下一站潮流的風(fēng)向標(biāo)。
未來(lái)電池依然關(guān)鍵
隨著我國(guó)汽車消費(fèi)升級(jí)的到來(lái),消費(fèi)者希望購(gòu)買的是一輛高品質(zhì)的新能源車,這就要求汽車公司要朝這個(gè)方向去努力。孫立清表示,技術(shù)發(fā)展是不斷升級(jí)的過(guò)程,動(dòng)力鋰電池整體發(fā)展還在摸索中,大量的研發(fā)投入是滿足消費(fèi)者需求的保障。
在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域,堪稱黑科技的石墨烯電池研發(fā)一直備受市場(chǎng)關(guān)注。
提及石墨烯電池,很多消費(fèi)者并不會(huì)感到陌生。早在2014年,新能源車發(fā)展元年之時(shí),業(yè)內(nèi)就曾提出過(guò)這一暢想,其高儲(chǔ)能、使用壽命長(zhǎng)、充電時(shí)間短、重量輕的優(yōu)勢(shì)可謂是動(dòng)力鋰電池最佳選擇。以使用壽命為例,石墨烯電池是鋰離子電池的兩倍,是氫化電池的四倍。
不過(guò),受限于技術(shù)水平和生產(chǎn)成本,石墨烯電池一度消失在公眾視野中。
北京理工大學(xué)副教授劉鵬接受《我國(guó)消費(fèi)者報(bào)》記者采訪時(shí)表示,當(dāng)初石墨烯電池商業(yè)化應(yīng)用面對(duì)的最大問(wèn)題是成本過(guò)高。由于當(dāng)時(shí)新能源車市場(chǎng)體量不大,生產(chǎn)成本無(wú)法通過(guò)量產(chǎn)轉(zhuǎn)化,汽車公司在這一領(lǐng)域投入度不高。
經(jīng)過(guò)多年技術(shù)沉淀,當(dāng)時(shí)人們眼中的黑科技有了進(jìn)入現(xiàn)實(shí)生活的可能。
七月二十八日,廣汽集團(tuán)公開展示了其自主研發(fā)的石墨烯電池,優(yōu)良的導(dǎo)電性和特殊的三維結(jié)構(gòu),使這款石墨烯電池可以做到8分鐘充滿80%電量,充電時(shí)間大幅縮短,將提升消費(fèi)者用車體驗(yàn)感受。
●背景
新能源車動(dòng)力鋰電池發(fā)展史
作為電動(dòng)汽車輛的重要能量來(lái)源,動(dòng)力鋰電池技術(shù)歷經(jīng)了多次材料體系的變遷。而每一次動(dòng)力鋰電池材料體系的變化都會(huì)引發(fā)汽車市場(chǎng)的震動(dòng)。
說(shuō)到動(dòng)力鋰電池的發(fā)展史,要說(shuō)回到100多年前。1834年,首款搭載干電池的電動(dòng)汽車便已推向市場(chǎng),但當(dāng)時(shí)過(guò)低的續(xù)航里程讓其在與內(nèi)燃機(jī)車的競(jìng)爭(zhēng)中很快敗下陣來(lái)。此后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),汽車市場(chǎng)再也難覓電動(dòng)汽車的身影。
而隨著汽車生產(chǎn)水平不斷提升以及可持續(xù)發(fā)展理念的深入,汽車公司又重新萌發(fā)出發(fā)展新能源車的想法。于是,1971年,豐田汽車推出了全球首款油電混合動(dòng)力車型普銳斯。其采用的是具備大電流充放能力的鎳氫電池,安全性好,但是比容量低,體積大。
幾年之后,在體積和成本方面有較大優(yōu)勢(shì)的鉛酸電池進(jìn)入人們的視野,并一度在市場(chǎng)中達(dá)到了應(yīng)用高潮。不過(guò),較低的能量密度依然是無(wú)法逃避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
此后,業(yè)內(nèi)又將希望的目光放在了鎳鎘電池身上。1996年,全球首輛現(xiàn)代電動(dòng)汽車通用EV1開始量產(chǎn)。早期EV1使用鉛酸電池組,續(xù)航僅為96公里。雖然通用在不斷升級(jí)電池,但是續(xù)駛里程過(guò)短的EV1仍然找不到銷路,最終只生產(chǎn)了2000多輛。
新能源車多次市場(chǎng)化推廣未果,讓汽車公司意識(shí)到,不解決續(xù)航里程難題,新能源車就難有大發(fā)展。
1997年,磷酸鐵鋰材料研發(fā)成功,加快了鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用。同年,日產(chǎn)汽車生產(chǎn)出全球第一輛使用圓柱鋰離子電池的新能源車PrairieJoyEV。從此,鋰離子電池汽車正式登上新能源車舞臺(tái)。
鋰離子電池是現(xiàn)階段新能源車企的主流選擇,其優(yōu)勢(shì)在于能量密度較高、體積小、重量輕。但低溫會(huì)影響其續(xù)航里程,目前溫控元件也在研究發(fā)展中。
為了滿足消費(fèi)者關(guān)于車輛續(xù)航能力的高要求,動(dòng)力鋰電池材料已從磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向了三元鋰。三元鋰的能量密度比磷酸鐵鋰高,可將整車?yán)m(xù)航能力提升至400公里以上的階段,但其穩(wěn)定性較差。
回顧汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,技術(shù)不斷迭代創(chuàng)新成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)步,為消費(fèi)者供應(yīng)高品質(zhì)車輛的關(guān)鍵。
眼下,在鋰離子電池商業(yè)化應(yīng)用的同時(shí),車企也在努力尋找更優(yōu)動(dòng)力鋰電池材料作為驅(qū)動(dòng)能源。
●相關(guān)鏈接
各類動(dòng)力鋰電池之優(yōu)劣
鉛酸電池
優(yōu)勢(shì):鉛酸電池的最大優(yōu)點(diǎn)是放電性能良好,車輛要?jiǎng)恿r(shí)可瞬間輸出較大電流。鉛酸電池價(jià)格低廉且原材料資源豐富。同等規(guī)格的鋰離子電池價(jià)格大約是鉛酸電池的三倍。但從實(shí)際使用壽命來(lái)看,鋰離子電池的壽命更長(zhǎng)。
劣勢(shì):由于鉛酸電池的重金屬鉛和電解質(zhì)溶液污染性較強(qiáng),在生產(chǎn)、使用和回收環(huán)節(jié),很容易對(duì)環(huán)境造成危害。因此,從可持續(xù)發(fā)展角度來(lái)看,鉛酸電池并不適用于未來(lái)汽車綠色發(fā)展。
磷酸鐵鋰離子電池
優(yōu)勢(shì):磷酸鐵鋰離子電池安全性較高,而且起步早、成本低,技術(shù)相對(duì)成熟,契合了汽車廠商節(jié)約成本的訴求。為應(yīng)對(duì)補(bǔ)貼大幅退坡,保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,以比亞迪、北汽新能源為代表的車企相繼調(diào)整了動(dòng)力鋰電池應(yīng)用布局,在比亞迪漢和北汽新能源EC220等新車型上裝配了磷酸鐵鋰離子電池。
劣勢(shì):磷酸鐵鋰離子電池低溫性能差。盡管電池生產(chǎn)廠商通過(guò)各種方法改善磷酸鐵鋰的低溫性能,但是磷酸鐵鋰材料的固有特點(diǎn),決定了其低溫性能劣于其他正極材料。
三元鋰離子電池
優(yōu)勢(shì):三元鋰離子電池能量密度高,而能量密度決定著新能源車的續(xù)航能力,這是消費(fèi)者購(gòu)車時(shí)的重要指標(biāo)。此外,在冬季寒冷的溫度條件下,三元鋰離子電池續(xù)航能力雖有下降,但保持在可控范圍內(nèi),車輛在不同氣溫環(huán)境續(xù)航表現(xiàn)較為穩(wěn)定。
劣勢(shì):三元鋰離子電池受到撞擊和高溫時(shí)穩(wěn)定性較差,在高溫環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)分解,并且三元鋰材料的化學(xué)反應(yīng)尤其強(qiáng)烈,一旦釋放氧分子,在高溫用途下電解液迅速燃燒,存在安全隱患。
燃料動(dòng)力電池
優(yōu)勢(shì):燃料動(dòng)力電池能量轉(zhuǎn)化效率高,能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60%80%,是內(nèi)燃機(jī)的23倍。燃料動(dòng)力電池的燃料是氫和氧,生成物是清潔的水,本身工作不出現(xiàn)一氧化碳和二氧化碳,也沒有可吸入顆粒物排出。
劣勢(shì):由于燃料動(dòng)力電池未進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段,其較高的生產(chǎn)成本無(wú)法通過(guò)量產(chǎn)進(jìn)行消化。其次,燃料如何在安全性的前提下存儲(chǔ),也是業(yè)內(nèi)面對(duì)的一個(gè)全新課題。