“2027年全球動(dòng)力電車出貨量將達(dá)到1萬(wàn)億瓦時(shí)，去年出貨量是1060瓦時(shí)， 2018—2025年在中國(guó)還有5—7倍的上升量?！?月12日，中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高在“創(chuàng)造出行新生活”高峰論壇上指出，動(dòng)力電池的成本隨著規(guī)模的上升還會(huì)持續(xù)下降。
數(shù)據(jù)顯示，鋰離子電池單體能量密度達(dá)到了265瓦時(shí)，較2012年提高了2.2倍；價(jià)格從5元到0.8元，下降了80%以上。
電池成本的下降伴隨著電動(dòng)車銷量的增長(zhǎng)。7月10日，中汽協(xié)發(fā)布的2019年上半年汽車行業(yè)產(chǎn)銷數(shù)據(jù)顯示，今年上半年，我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)完成產(chǎn)銷分別為61.4萬(wàn)輛和61.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)48.5%和49.6%。其中純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別為49.3萬(wàn)輛和49.0萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)57.3%和56.6%，約占新能源汽車銷量的80%。純電動(dòng)汽車的產(chǎn)銷量的增長(zhǎng)也成為中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)主要驅(qū)動(dòng)力。
同時(shí)，隨著電動(dòng)汽車的普及，截止到今年6月，全國(guó)共建成充電樁即公共充電樁41萬(wàn)，私人充電樁59萬(wàn)，充電設(shè)施總量達(dá)到100萬(wàn)部，全國(guó)統(tǒng)一市場(chǎng)基本形成，標(biāo)準(zhǔn)在全國(guó)推廣使用，動(dòng)力電池回收利用體系逐漸成熟。
然而，電動(dòng)車市場(chǎng)高速增長(zhǎng)和動(dòng)力電池行業(yè)的快速發(fā)展的同時(shí)，頻繁的起火事故也引發(fā)了社會(huì)的廣泛的關(guān)注和討論，也對(duì)行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了不良影響。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)共發(fā)生各類電動(dòng)汽車安全事故52起，今年1到5月共發(fā)生19起電動(dòng)車起火事故，這些事故有29%是在充電時(shí)發(fā)生的，有19%是在行駛時(shí)發(fā)生的，還有19%是在停放時(shí)發(fā)生的，另外，截至今年5月，我國(guó)新能源汽車共召回12.3萬(wàn)輛，其中由于三電故障導(dǎo)致的召回占比50%。在動(dòng)力電池故障中，設(shè)計(jì)原因占到了40%，制造原因占到了60%。
經(jīng)過(guò)十多年的快速發(fā)展，目前動(dòng)力電池已經(jīng)走到了“十字路口”。一方面，新能源汽車對(duì)動(dòng)力電池的需求巨大；另一方面，動(dòng)力電池企業(yè)也面臨著補(bǔ)貼退坡、“白名單”取消、安全事故頻發(fā)等一系列挑戰(zhàn)。
電池安全放首位
作為電動(dòng)汽車核心部件的動(dòng)力電池，不僅關(guān)系到主機(jī)廠電動(dòng)汽車產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，更與消費(fèi)者的駕車出行安全息息相關(guān)?！耙贸墒彀踩碾姵?，發(fā)展安全節(jié)能減排的電動(dòng)汽車?！?月10日，在首屆中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車安全技術(shù)創(chuàng)新大會(huì)上，中國(guó)工程院院士楊裕生強(qiáng)調(diào)。
在楊裕生看來(lái)，電動(dòng)車頻繁發(fā)生燃燒事故的原因主要有四點(diǎn)。
首先是電池技術(shù)原因，由于鋰離子電池都含有易燃溶劑，因此沒(méi)有絕對(duì)安全的電池。
其次是新能源汽車發(fā)展路線的原因。國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展長(zhǎng)里程純電動(dòng)車的發(fā)展路線引發(fā)了里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、價(jià)格焦慮、后續(xù)電池焦慮。楊裕生認(rèn)為，電池組自燃概率除了與電池本性有關(guān)外，還與電池總量成正比，里程越長(zhǎng)需要裝的電池越多，電池組燃燒概率越高，純電動(dòng)車追求長(zhǎng)里程的發(fā)展路線，是燒車頻發(fā)的誘因之一。
此外，國(guó)家的補(bǔ)貼政策與純電動(dòng)里程掛鉤，車企追求“多裝電池追補(bǔ)貼”，而過(guò)于追求能量密度則誘導(dǎo)企業(yè)追逐高能電池?！半p掛鉤”補(bǔ)貼政策導(dǎo)致電池過(guò)度多裝和急促高能化，從而使得安全性下降。
最后，楊裕生指出，目前電動(dòng)車發(fā)展抓不住主要矛盾和矛盾的主要面?！艾F(xiàn)在把里程作為矛盾的主要方面，不顧安全，拼命不斷提高里程要求，安全性作為次要方面，這是頻發(fā)燒車的思想方法原因，這也是造成發(fā)展路線、政策、技術(shù)發(fā)生問(wèn)題的根源?！?
中國(guó)動(dòng)力電池創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施充電聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)王子冬同樣認(rèn)為，新能源汽車安全事故主要由動(dòng)力電池?zé)崾Э厮穑珶崾Э貎H僅是結(jié)果，熱失控原因錯(cuò)綜復(fù)雜，事故源頭難以明確。
在理論上，電池能量密度與安全性成反比，企業(yè)盲目追求高能量密度，安全問(wèn)題也會(huì)隨之暴露。雖然未能明確已發(fā)生的起火事件與追求能量密度存在多大相關(guān)性，但隨著高鎳三元電池進(jìn)入市場(chǎng)，新能源汽車面臨更高的安全技術(shù)要求。
從安全技術(shù)角度來(lái)看，清華大學(xué)鋰離子實(shí)驗(yàn)室主任何向明認(rèn)為，動(dòng)力電池起火主要原因是產(chǎn)品可靠性不高。
“電池產(chǎn)品測(cè)試驗(yàn)證嚴(yán)重不足，測(cè)試周期不足，測(cè)試手段不完善，很多工廠一生產(chǎn)可能馬上就出廠了?！?何向明指出，很多電池廠根本不考慮電池這種產(chǎn)品的可靠性，電池在很多人的概念里邊就是實(shí)驗(yàn)室的電池，不是一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品的電池，在整個(gè)研究中行業(yè)中，實(shí)際可靠性的研究非常少。
但目前動(dòng)力電池汽車起火原因未明，究竟是生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制？還是后期使用中出現(xiàn)的問(wèn)題？抑或是什么樣的場(chǎng)景下出現(xiàn)問(wèn)題？王子冬認(rèn)為，這些問(wèn)題現(xiàn)在都還說(shuō)不清楚。
動(dòng)力電池路線之爭(zhēng)
面對(duì)電動(dòng)汽車安全問(wèn)題，楊裕生提議用增程技術(shù)解決安全與里程矛盾。具體的技術(shù)路線包括以微小型純電動(dòng)車為突破口，純電動(dòng)車微小型，大中型車發(fā)展純電驅(qū)動(dòng)的增程式。
“微小型純電動(dòng)車可以用鉛酸電池做低速車，也可以用磷酸鐵鋰電池做高速車；增程式電動(dòng)車可解純電動(dòng)車五大焦慮，特別是安全焦慮，市場(chǎng)化最可行?！?楊裕生表示。
當(dāng)然，頻繁發(fā)生的電動(dòng)汽車起火事故也引發(fā)磷酸鐵鋰電池和三元電池的發(fā)展路線之爭(zhēng)。
“磷酸鐵鋰電池和三元電池一直在爭(zhēng)，爭(zhēng)奪的就是成本、安全和能量密度。我們必須承認(rèn)電池組是一種很高能物質(zhì)的部件，具有危險(xiǎn)的本質(zhì)，說(shuō)這個(gè)電池一點(diǎn)危險(xiǎn)都沒(méi)有，這是不可能的。”王子冬指出，“隨著電池比能量和比功率提高，發(fā)生安全事故的危險(xiǎn)也增大，這是有一定的關(guān)聯(lián)度的，所以我們要選擇一個(gè)平衡的優(yōu)化?！?
據(jù)了解，磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)在于安全性高，高倍率充放電特性和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，但是能量密度不如三元電池；而三元電池能量密度高，一致性好，低溫性好，但是安全性差，循環(huán)壽命不如磷酸鐵鋰電池。
“車載動(dòng)力電池不僅僅是重量比能量，更重要的是體積比能量，體積比能量才決定了車真正能跑多遠(yuǎn)，從這個(gè)意義上來(lái)看，鋰離子電池是有優(yōu)勢(shì)的。”歐陽(yáng)明高認(rèn)為，固態(tài)鋰離子電池的應(yīng)用還需要再等幾年。
歐陽(yáng)明高指出，隨著補(bǔ)貼的退出，磷酸電池在轎車市場(chǎng)中的規(guī)模將大幅上升，尤其是以比亞迪為代表的整車企業(yè)，將會(huì)以磷酸電池為重點(diǎn)，雖然能量偏低一點(diǎn)，但是系統(tǒng)比能量差距更大；另外，壽命大概提高一倍，現(xiàn)在已經(jīng)可以將成本控制在5毛錢(qián)以內(nèi)，比三元電池低多了。
“綜合來(lái)看磷酸電池會(huì)大幅回升，但是三元電池仍然是我們的重點(diǎn)，未來(lái)需要把安全的平衡點(diǎn)從三元電池的1：1：1，或者5：2：3提升到8：1：1，也就是八元熱電池?！?
在未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展方向上，歐陽(yáng)明高建議城市出行發(fā)展小型電動(dòng)車，大中型電動(dòng)車使用純電型插電式——發(fā)展可以外接充電的混合動(dòng)力，城區(qū)出行選擇純電動(dòng)，高速長(zhǎng)途使用單電機(jī)并聯(lián)聯(lián)合混動(dòng)。
在電池工藝上，目前CATL、松下、三星SDI、孚能科技、萬(wàn)向A123、微宏動(dòng)力等鋰電池行業(yè)新舊勢(shì)力計(jì)劃在2022年之后導(dǎo)入疊片工藝的計(jì)劃。蜂巢能源也在7月9日正式推出方形疊片電池，并在動(dòng)力電池技術(shù)路線上，基于NCM三元獨(dú)立發(fā)展四元電池、無(wú)鈷電池、固態(tài)電池等多種路線。
對(duì)于下一代車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池，清華大學(xué)安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任盧蘭光直言：“卷繞工藝優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，層間箍緊力可控，但是由于存在曲率半徑，特別是卷芯的內(nèi)部中心曲率半徑小，導(dǎo)致N/P小，充放電受力不均勻，形變不一致，容易析鋰等問(wèn)題。而疊片工藝正相反，各個(gè)部分受力均勻，不易變形。疊片更加適合形變大的電極材料，有利于保證充放電循環(huán)中形變一致，避免析鋰等問(wèn)題。”
何向明則認(rèn)為下一步研究的重點(diǎn)是想辦法減少電動(dòng)車燃燒事故的損害。“電池里面有很多化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，這是目前的一個(gè)空白，我認(rèn)為大家要更關(guān)注，去控制。第二我們講電池的固有安全技術(shù)指標(biāo)特別重要，我們一定要明確目標(biāo)，作為電池安全性目標(biāo)是什么，很多企業(yè)沒(méi)有目標(biāo)?！?
真鋰研究創(chuàng)始人墨柯認(rèn)為，2025年電動(dòng)汽車應(yīng)該能夠突破1600萬(wàn)，2030年達(dá)到3500萬(wàn)，而目前看來(lái)只有鋰離子電池能擔(dān)此大任，未來(lái)當(dāng)然還有極大可能出現(xiàn)更加高度新型電池技術(shù)，但目前沒(méi)有看到。因此如何在目前這樣的技術(shù)水平下，平衡能量密度和安全，是車企和動(dòng)力電池企業(yè)努力的方向。
