2020年终纪事:动力电池真的能永不起火吗

南笙挽风 2020-12-17 17:53:18

12月12日,北京城里飘起了雪花,中关村力学所里一片静谧。2个月前,一辆电动车在这里爆炸起火,现在已经看不到痕迹。


夏季起火,冬季趴窝,2020年,新能源市场高奏凯歌,但电池问题依然无解。2020年新能源大会期间,应急管理部消防救援局副局长曹奇表示,仅前三季度就有新能源车火灾700起,涉及几乎所有新能源车品牌。


10月动力电池应用国际峰会上,宁德时代董事长曾毓群喊出“永不起火”的口号,孚能、欣旺达也随后跟进。电池安全问题,即将彻底解决?


■ 什么是“永不起火”


“永不起火”是一个令人心动的畅想,但一场场大火,提醒我们必须关注依然严峻的现实。


准确点说,“永不起火”是指“电芯热失控后可控”。2020年5月,工信部发布《电动汽车安全要求》、《电动客车安全要求》、《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制国家标准。其中,“电池安全要求”明确指出,动力电池在发生热失控后,5分钟内不得发生起火和爆炸。


电池“永不起火”,是电池企业在国家强制标准基础上做的延伸。孚能科技认为,永不起火是指“第一个电芯失控,此后24小时内未起火,且电芯逐步恢复至常温安全状态。欣旺达的表述更加简单,即电池“只冒烟,不起火”。


广汽新能源技术中心副部长刘太刚表示,电池“永不起火”并不是说电池在任何情况下都不会烧起来,而是对电池热失控能起到抑制。明确定义后,这里又涉及到另一个问题,当我们说“永不起火”时,是特指三元锂电池,还是所有电池?


2020年,在比亚迪刀片电池带动下,磷酸铁锂市场回暖。据中国汽车动力电池产业创新联盟统计,2020年1-11月,磷酸铁锂累计装机量28GWh,同比增长49.3%;三元锂累计装机量40GWh,同比增长35.6%。磷酸铁锂能够在增速上反超三元,安全是重要因素。


2020年终纪事:动力电池真的能永不起火吗


稳定是磷酸铁锂正极材料的优势,但如果说磷酸铁锂电池比三元锂电池更安全,则有偷换概念之嫌。电池安全性,除了材料本身稳定性,电池包壳体强度、模组设计、电池系统管理(BMS)、生产工艺,都会影响电池安全。


虽然当下电动车失火多与三元电池有关;但在三元锂普及前,磷酸铁锂失火案例同样不少。只是如今磷酸铁锂技术已经成熟,失火情况才得以杜绝。


回顾2020年电动车失火案例,不难发现失火原因多与小供应商、低端产品、私自改装有关。三元锂,特别是高镍三元技术尚未成熟,部分企业产品没有达标,从而引起公众认为三元材料本身不安全。


刘太刚说,把安全性和某一种技术路线绑定起来,容易引起消费者误解。从行业趋势看,“永不失火”将成为2021年电池行业标配,各主机厂、电池厂都将在这一方面加大研发力度。无论磷酸铁锂还是三元811,都要全场景、全周期、全方位、全系统安全。


■ 攻克安全难关


如何实现“永不起火”?是电池企业与车企需要共同面对的问题。


中国科学院院士、动力电池专家,清华大学教授欧阳明高认为,解决动力电池安全问题,要从本征安全、主动安全、被动安全三方面入手。


本征安全即弄清电池热失控机理,从原理层面控制电池失火。欧阳明高表示,目前磷酸铁锂,三元523、811,发热机理都已基本清楚。在本征层面控制电池安全可以实现。


除磷酸铁锂和三元高镍两条主流路线外,2021年6月,蜂巢“无钴电池”也将量产落地。“无钴电池”采用高电压镍锰酸锂正极材料,与三元锂、锰酸锂相比,镍锰酸锂高压导电性、比能量、成本、安全性均具有优势。但镍锰酸锂制造工艺一直是难点,无钴电池量产,将给电池安全带来新的可能。


2020年终纪事:动力电池真的能永不起火吗


主动安全指通过BMS,对电池安全边界加以主动控制。在电池安全性方面,车企需要承担更多责任。除电池本身安全性,整车电池管理能力、车身结构强度,也是防止电动车失火的重要方面。


11月6日,蔚来发布100kWh电池,发布会上蔚来创始人李斌称:“蔚来的加入,让宁德时代实现永不起火的计划提前了4年”。蔚来大幅提高电池安全性,关键是与宁德时代合作时,在BMS中集成了一个传感器元件,并通过云端大数据,对电池状态实时监控,从而提升电池安全性。


被动安全是在电池发生问题后,拥有足够的安全冗余,实现“不冒烟,不起火”。宁德时代方面接受访谈时表示,为了做到“永不起火”,宁德时代主要依靠自主研发的自隔离安全技术(NP技术),使电池做到单体耐温耐压、模组内不扩散、系统内不蔓延。


2020年终纪事:动力电池真的能永不起火吗


除了技术问题,实现电池安全还要解决非技术问题。刘太刚表示,在追求“永不起火”时,小企业的产品稳定性和技术可靠性往往会差一点。如果车企选择供应商不当,即使技术问题得到解决,产品安全也不能保证。


电池安全是一个系统性问题,既涉及到材料研究,也涉及到应用问题、结构优化,整车策略优化。实现电池安全,需要车企与电池企业共同努力。


■ 电池产业走向何方


2020年行至尾声,虽然电池起火给行业蒙上一层阴影,但发展趋势并没有改变。平安证券预测,到2030年,全球动力电池出货量将达到1577GWh。中商产业研究院预测,2021年,中国动力电池市场出货量将达到157GWh。


市场前景看好,更需要解决电池安全隐患。欣旺达电池副总裁梁锐认为,过去几年在市场需求刺激、补贴政策引导下,部分电池企业、车企急于让高能量密度电池上车,对电池的研发验证不够充分。只有静态测试,忽视动态测试,导致部分电动车出现起火事故。


安全是商用的基础。在2020年国家强制标准出台后,电池安全被摆到首要位置。在保证安全性的前提下,多种技术路线需要同步发展。


2020年,几场关于电池安全的争论,最终都沦为对某一技术路线的批判。欧阳明高表示,“磷酸铁锂可以有更高能量密度,三元也可以更安全,应当均衡发展。”解决安全问题,不等于选择某一条技术路线,磷酸铁锂、三元锂,包括无钴电池、石墨烯电池,都有可能在市场占据一席之地。


智能电池,是电池安全的另一个发力点。通过在电池包独立模组上增加电子监控元件,利用5G、云端技术增强电池监控。通过主被动安全多管齐下,让电池“永不起火”并非痴人说梦。欧阳明高说,“极端情况虽然不可避免,但让热失控时不烧起来,从技术角度是可以做到。从工程角度、从大规模应用角度,目前(起火)还是会偶尔发生一些,但是会越来越少。”


当电池足够安全,追求更高续航,是每一位电池从业者的“永恒追求”。在蜂巢能源表示无钴电池将突破800km限制后,近期智己汽车又宣布将携手宁德时代,在5年内推出最高1000km续航、20万公里零衰减的电池。


梁锐认为,电池问题最终解决还是要看固态电池。目前,在实验室里固态电池已完成技术验证,但想要大规模商用,还需跨越“体系不稳定、循环寿命短、易膨胀变形、成本高”等多道难关。“预计大规模商用要到2030年”,梁锐说。


从更长远看,电池企业想解决安全问题,需要通过材料研发和设备工艺积累,构建全产业链整合能力,这也是未来电池企业核心竞争力。


■ 结语


梁锐感叹,电池行业“忽悠”不少,但永不起火是行业共同追求。电动车起火,除了技术问题,也有车企和电池企业“人为因素”,一味追求高续航、误导性宣传,会加剧用户对产品不信任,最终对行业不利。消费者既需要产品安全,也需要心理安全。打消公众对电动车的疑虑。需要全行业共同努力。


来源:汽车之家

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

免责声明

最新回答

还没有人评论哦,抢沙发吧~

为您推荐