中國儲能網(wǎng)訊:在我國政府大力推動下,新能源汽車熱已持續(xù)了幾個年頭,在這股熱浪的沖擊下,雖然各地方、各車企紛紛行動,開發(fā)了多款新能源汽車投入示范運行,但幾年來的實踐成果甚微,未能達到預(yù)期效果。
目前,關(guān)于電動汽車類型和電池技術(shù)路線,仍然還有爭議。在進行產(chǎn)業(yè)布局時,不能簡單思維一刀切,應(yīng)該充分考慮不同新能源車型和電池技術(shù)的特點,并結(jié)合具體應(yīng)用環(huán)境進行規(guī)劃。產(chǎn)業(yè)鏈上各方應(yīng)充分發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢分工協(xié)作,電池廠做好電芯和電池,整車廠做好結(jié)構(gòu)設(shè)計,最終將產(chǎn)業(yè)鏈上各方的比較優(yōu)勢集成為多元函數(shù),從而實現(xiàn)最大化的多贏。
過去5年,電動汽車行業(yè)通過初期的爭鳴和技術(shù)、商業(yè)的探索,在“三縱三橫”的技術(shù)和商業(yè)路徑的選擇方面,已有比較清晰的判斷。以電池為例,磷酸鐵鋰材料的高溫穩(wěn)定性較好,在汽車工況使用條件下溫升不會太高,增加通風(fēng)散熱即可,但其低溫特性很差,在東北地區(qū)零下20攝氏度時幾乎無法使用。與磷酸鐵鋰電池相比,三元材料鋰電池則在比能量、低溫特性以及一致性方面有著明顯優(yōu)勢。
業(yè)界主流的選擇
電動汽車市場經(jīng)歷了一個從唯安全論進行材料選擇,到根據(jù)實際需求提出鋰離子動力電池技術(shù)整體要求的轉(zhuǎn)變。
近期蘋果公司在電池專業(yè)會議上得出的結(jié)論是,三元材料將成為電池的主流。早在2011年年底,我國汽車企業(yè)聯(lián)盟T10召開的香山會議上,10家汽車企業(yè)均一致贊成三元材料電池。
由于三元材料性能的優(yōu)點逐漸被認(rèn)識,價格也不斷降低,近年來開始應(yīng)用于電動汽車上,在國外有許多成功案例。如美國特斯拉公司的電動汽車Model S,從洛杉磯到拉斯維加斯只需充電一次,以日本日產(chǎn)和德國寶馬、大眾為代表的車企選擇了三元材料的路線,并已進入市場銷售階段。
德意志銀行早前進行的一項調(diào)研顯示,整車企業(yè)最愿意合作的10家鋰離子電池企業(yè)中,有5家日本企業(yè)、3家美國企業(yè)、2家韓國企業(yè)。技術(shù)路線上,日韓企業(yè)基本以三元材料路線和錳酸鋰為主,美國三家企業(yè)中除了A123走磷酸鐵鋰路線,其他的也是三元材料和錳酸鋰為主。反觀國內(nèi),在過去幾年中,以中國電池界里的“四大”公司(比克、比亞迪、力神以及ATL)為例,僅比克堅持三元材料為基礎(chǔ),其余三家均堅持磷酸鐵鋰路線。
誰能滿足未來要求
在小型乘用車上完成電動化,目前有兩種解決方案:其一是根據(jù)要求重新設(shè)計一臺新電動汽車,其二是在已有的平臺車上搭載新動力(310328,基金吧)系統(tǒng)完成電動汽車改裝。無論哪種解決方案,都需要為電池組提供一個較大的安裝空間。由于乘用車內(nèi)部空間狹小,對電池的安裝空間要求較高,而油箱和底板中通道的空間最安全,位置居中,比較合適安放電池。
因此,整車對電池組的總體要求是:體積小、重量輕、安全性好、壽命長等,必須要考慮高水平的電芯、良好的安裝結(jié)構(gòu)、高可靠的管理系統(tǒng)。
從能量密度來看,由于材料本身的限制,磷酸鐵鋰電池僅能做到130瓦時/公斤左右,而三元材料電池可以達到170瓦時/公斤以上。從體積密度來看,磷酸鐵鋰電池若裝滿20千瓦時能量,需要200升的容量,三元材料電池組僅需要一半的空間。由此可見,磷酸鐵鋰電池更適合應(yīng)用于對安裝空間、使用環(huán)境要求不苛刻的大客車。
綜合考慮,三元材料的性能要優(yōu)于磷酸鐵鋰材料,而且通過改變配方和工藝,前者技術(shù)指標(biāo)上升的空間還很大。這也為此前國內(nèi)的純電動汽車電池材料選擇的紛爭劃上了一個句號。
目前國外企業(yè)生產(chǎn)的三元材料電池性能較強,價格也比國內(nèi)產(chǎn)品低,但不支持小批量向國內(nèi)訂貨。因此,如果不扶植國內(nèi)電池企業(yè)發(fā)展,未來等到真正需要規(guī)?;С值臅r候,無論是質(zhì)量和成本,都將無法支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
專業(yè)化彌補三元電池短板
目前車用三元材料電池大多是小型18650柱狀電池,原因就在于小型電池比大容量電池安全,正如小鞭炮和二踢腳的關(guān)系。而且通過電解液以及特殊的陶瓷隔膜技術(shù)制作,可以在電池內(nèi)部短路時隔開短路源,從而明顯提高其安全性能。因此,只要掌握控制技術(shù),就可以避免風(fēng)險的發(fā)生。
三元材料電池對成組技術(shù)、包裝工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計上要求較高,會帶來成本的增加。但討論成本問題需要結(jié)合材料利用率和產(chǎn)品控制率等因素,首先,三元材料電池自動化生產(chǎn)技術(shù)基本成熟;其次,小型電池在生產(chǎn)線上可以實時檢測,質(zhì)量控制水平較高。這樣看來,三元材料電池與磷酸鐵鋰電池的差價也并不大。
長于結(jié)構(gòu)設(shè)計的整車企業(yè)在考慮電池組的時候需要注意以下三點:電芯選料時,不可使用大容量的單體,在成組結(jié)構(gòu)上要留有相對寬松的模組空間,要設(shè)計較好的冷卻通道,以便進行充分的降溫散熱;從電池管理系統(tǒng)角度,要監(jiān)視好電池包內(nèi)部溫升狀態(tài),當(dāng)溫升過高時要降功率使用,同時使用良好的降溫措施;電池組結(jié)構(gòu)需要有很好的設(shè)計,其重點是組裝方便、連接可靠、冷卻良好、密封性好,滿足汽車上惡劣的使用條件,同時要考慮到遇到事故時的安全問題,電池組內(nèi)部至少預(yù)留15%的壓縮空間。
源于實踐的信心
從應(yīng)用來看,實際運行時,由于城市工況需要經(jīng)常走走停停,最高車速一般不超過80公里,平均電池放電倍率大多小于額定電流,充電時一般也不會超過限制。因此,只要控制得當(dāng),三元材料是安全的。
示范運行的情況也表明了這一點。采用三元材料電芯的100輛福田迷笛出租車,已在北京經(jīng)過夏天和冬天的運行考驗。臺灣裕隆集團的納智捷電動汽車也在臺北完成了2010年世界花博會的園區(qū)工作,自2012年開始,已在臺北開展租車業(yè)務(wù)。目前,一汽新能源汽車公司已有4個使用三元材料電池的車型申請國家目錄,試驗和認(rèn)證工作也在進行中。
幾年來,經(jīng)過在三元材料的電池技術(shù)路線上的深耕細(xì)作,一汽新能源汽車公司積累了大量的示范運行數(shù)據(jù)和使用心得,通過良好的運行反饋,堅定了在三元材料路線發(fā)展的信心。