調(diào)查顯示，近期新能源汽車(chē)起火事故頻發(fā)，已成為私人消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)新能源汽車(chē)接受度不高的原因之一。今年夏季是新能源汽車(chē)自燃事故的高發(fā)期。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在5月到7月的3個(gè)月時(shí)間里，新能源汽車(chē)國(guó)家監(jiān)管平臺(tái)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)了79起電動(dòng)汽車(chē)安全事故，涉及車(chē)輛96輛。

“新能源汽車(chē)行業(yè)面臨的安全問(wèn)題主要還是動(dòng)力電池安全性和可靠性的問(wèn)題。”北京大學(xué)應(yīng)用化學(xué)研究所教授其魯表示，“這些問(wèn)題的出現(xiàn)不是簡(jiǎn)單的補(bǔ)貼退坡所致，本質(zhì)還是材料問(wèn)題和電池本身的技術(shù)問(wèn)題。”行業(yè)人士認(rèn)為，能量密度和安全性同時(shí)提升，是電動(dòng)化時(shí)代對(duì)電池的必然要求。

■方形疊片、無(wú)模組 BMS管理是重要方向

“電動(dòng)汽車(chē)電池能量密度的提高，不但能解決里程焦慮問(wèn)題，還能減低電池成本，全世界科學(xué)家在這方面做了很多努力。”清華大學(xué)鋰離子電池實(shí)驗(yàn)室主任何向明如是說(shuō)。據(jù)了解，提升能量密度的傳統(tǒng)方法有提高壓實(shí)密度、減薄隔膜、減薄銅鋁箔、減少安全設(shè)計(jì)冗余等。不過(guò)，這些傳統(tǒng)方法，無(wú)法兼顧同時(shí)提升能量密度和安全性。目前，很多動(dòng)力電池企業(yè)都在圍繞能量密度與安全性協(xié)同研究創(chuàng)新性解決方案。

電池工藝經(jīng)歷了從圓柱卷繞、方形卷繞、軟包疊片、軟包卷繞、方形疊片的演變過(guò)程。據(jù)蜂巢能源科技有限公司總經(jīng)理?xiàng)罴t新介紹，在兼顧能量密度和安全性方面，方形疊片工藝有著先天優(yōu)勢(shì)，不僅能夠保持電池密封性，提高密度，還可以降低成本。在保證放電功率性能的同時(shí)，提高回充的功率性能，同時(shí)降低短路風(fēng)險(xiǎn)。

值得關(guān)注的是，動(dòng)力電池逐漸向無(wú)模組方向發(fā)展。行業(yè)人士表示，無(wú)模組電池包能量密度較傳統(tǒng)電池包提升10％～15％，傳統(tǒng)電池包能量密度平均為180Wh/kg，而無(wú)模組電池包能量密度可達(dá)到200Wh/kg以上。“取消模組之后，釋放出的空間不僅可以增大電芯間隙，還可以增大電池距離下箱體邊梁的間隙。只要間隙設(shè)計(jì)合理，遠(yuǎn)離側(cè)邊梁，在提高能量密度的同時(shí)還能提高安全性。”楊紅新表示，此外，把電池管理系統(tǒng)做好也是一種更低成本、更高效率解決能量密度和安全性之間矛盾的有效方式。

■多元材料成為主流

由于目前負(fù)極材料的能量密度遠(yuǎn)大于正極材料，所以提高能量密度就要不斷升級(jí)正極材料。國(guó)內(nèi)外動(dòng)力鋰電池正極材料技術(shù)路線(xiàn)主要有3個(gè)流派：磷酸鐵鋰派、錳酸鋰派、三元派（NCA/NCM）。用磷酸鐵鋰作為正極材料，電池充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)，但其能量密度、高低溫性能、充放電倍率特性均較差，且生產(chǎn)成本較高，目前磷酸鐵鋰電池技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)遇到瓶頸；用錳酸鋰作為正極材料，電池能量密度低、高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性和存儲(chǔ)性能較差；多元材料因具有綜合性能高和低成本的雙重優(yōu)勢(shì)日益被行業(yè)所關(guān)注和認(rèn)同，逐步超越磷酸鐵鋰和錳酸鋰成為主流的技術(shù)路線(xiàn)。

三元材料主要以NCM三元和NCA三元為主。在三元材料中，隨著鎳元素含量的升高，正極材料的比容量逐漸升高。隨著人們對(duì)電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)駛里程的要求越來(lái)越高，高鎳體系的NCM811和NCA材料的研發(fā)也越來(lái)越迫切。楊紅新表示：“由于鈷資源的稀缺性，無(wú)鈷材料可以極大程度降低成本，但高鎳無(wú)鈷電池材料也面臨著很多技術(shù)挑戰(zhàn)，預(yù)計(jì)未來(lái)70％的無(wú)鈷電池材料有希望開(kāi)發(fā)成功。”

“電池技術(shù)發(fā)展的路徑，一條是顛覆性的，一條是漸進(jìn)式的。目前電池企業(yè)大部分都在做漸進(jìn)式開(kāi)發(fā)。”何向明表示，“可以用紅磷做為負(fù)極材料，也可以全部用硅，那么整個(gè)電池的設(shè)計(jì)、電解液體系都要做相應(yīng)改變，這就是顛覆式開(kāi)發(fā)。”中國(guó)動(dòng)力電池創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)王子冬強(qiáng)調(diào)，提升動(dòng)力電池性能，不僅需要改進(jìn)正負(fù)極材料，還需要兼顧工藝、設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)。

原標(biāo)題:電池能量密度和安全性如何協(xié)同提升