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電動汽車鋰離子電池,易燃爆,續航短這些問題該如何解決?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年05月27日  

自2008年鋰離子動力鋰電池應用于電動汽車的這10年內,全球電動汽車中約86%釆用了鋰離子電池為電力供應,也就是說,在電動汽車開發方面,鋰離子電池已經成為了主流。在實際裝車產品的能量密度方面,也提高了2.5倍,實現了蓄電池領域百年來革命性的突破。


從車用角度來說,電池最重要的是體積能量密度而不是重量能量密度,而鋰離子電池在這個方面恰恰是最具優勢的。現在的鋰硫電池、鋰空氣電池,雖然理論重量能量密度比較高,但體積能量密度目前還很難超越鋰離子電池。所以說,鋰離子電池具有成為動力鋰電池主流技術的潛質和前景。


但是,高比能量動力鋰電池的安全性問題也不得不引起我們的重視。去年六月十二日晚,一則北汽新能源車在4S店門口起火的視頻在微博上瘋傳。從視頻中可以看到,起火事件發生在一個汽車城內的北汽新能源4S店門口,一輛北汽新能源汽車底盤附近出現明火,并伴隨陣陣疑似從電芯模組處傳出來的爆炸聲。雖然北汽沒有對此次事故作出官方回應,不過看情況應該是跟電池有關。


縱觀2018年,發生著火的電動汽車,既有深耕多年的比亞迪,也有借殼上市的北汽新能源和造車新勢力威馬,以及網紅特斯拉。對此,歐陽明高更是指出,有些事故車輛使用的電池基本上是在2016年左右生產的,大概是NCM523體系,所以隨著高鎳的應用,電池的熱穩定性將會變差。


面對未來電池的安全性風險可能會更大,歐陽明高表示,必須要采取手段來預防安全性問題。


其一,當前鋰離子電池從單體層面完全杜絕熱失控是不太現實的,我們可以從電池系統的熱機電設計與控制設計來防止誘發和蔓延,即便單體出現熱失控也不會發生事故。


其二,從改善電池本身安全性出發,要發展新型的固態電解質電池。當前國內也有一些固態電池,但還不是全固態電池,全固態電池大規模商業化估計在2025-2030年以后才會真正實現。同時,我國電池產業雖暫時取得優勢,但國際競爭壓力巨大。日本為應對我國和韓國電池產業的崛起,舉全國之力研發下一代固態電池,每年政府經費達到50-100億日元;而美國和歐洲原有的電池產業雖比較薄弱,但他們也在全力開發新一代固態電池,以實現超越。所以,我們更要全力追趕固態電池的前沿技術,克服技術瓶頸。


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降低電耗比提升電池容量更加有意義


慢充應成為主體的供電模式


除了電池,大家目前關注最多的可能就是續航里程了,但解決了電池問題并不代表可以解決續航里程的全部問題。


現階段,電動汽車的續航里程已經從150公里普遍提高到了300公里以上,甚至更多。根據一月四日國家工信部公布的第13批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》可以了解到,本期目錄中工況續航里程400公里以上的多達19款,其中500公里以上的有兩款,分別是比亞迪秦ProEV600和北汽新能源EX3。


相信作為電動汽車的車主,大家都深有體會,實際的續航里程對氣溫和駕駛風格是非常敏感的。所以即便是電動汽車的續航能力在不斷提升,但由于實際的續駛里程低于期望值,大家還是會怨聲載道。


就拿造車新勢力蔚來來說,就有車主吐槽稱,他花40萬左右買了一輛蔚來ES8,早期廠商宣稱該車的最長續航能力能夠達到500公里,綜合續航為335公里,新車剛買來開的時候是沒有出現過任何問題,可就在進入寒冬之后,車子的續航能力直接降到了150公里,導致根本不敢開車出遠門,讓人倍感煩惱。


其實不止蔚來,冬季續航里程縮短幾乎是所有電動汽車的通病,除外部環境外,我們還要注意車速、駕駛方式、充電方式以及耗電設備的使用等方面,所以,這些都無不讓大多數車主感覺自己買了個電動爹回家。


對此,歐陽明高指出,靠增大電池裝載量來新增續駛里程不是根本出路,提高電動汽車的能效和充電便利性才是主流技術路線。


其一,在能效方面,高效電驅動系統的技術變革將會在未來5年發生,即電機驅動系統高速化、高效化、小型化。現在轉速能夠達到1.8萬轉/min,未來可能會到2萬轉/min;電機的體積、重量逐步減少。由于電機材料成本下降,電機成本也會下降。


其二,以碳化硅為代表的新一代高頻、高效電力電子將普遍使用,這也將會支撐高速電機的發展,使電機向小型、高效、低成本方向發展。據了解,美國能源部最近提出,面向2025年極具挑戰性的目標:電機達到50千瓦/L,電機控制器100千瓦/L。這個目標假如實現,將對電動汽車出現革命性的影響。


其三,是熱管理,新一代熱泵空調技術已經取得重大突破,并開始產業化推廣,現在已經有公司裝車,這會降低對氣溫的敏感性,使冬季低溫環境下續駛里程的損失比現在降低2/3,從30%降到10%。


以榮威Ei5為例,官方數據顯示,在-10℃-5℃的環境中,Ei5的熱泵空調可以比傳統PTC制暖節能30%;在高于-5℃的環境中,熱泵空調可比傳統PTC傳統制暖節能50%以上;若將節能的效果直觀地轉化成里程來表示,在外界環境-7℃,車內設定溫度為20℃情況下,Ei5的行駛里程較使用傳統空調系統的車輛行駛距離新增15%以上。


在電池容量不變的情況下,單憑熱泵空調的使用,車輛行駛里程可以新增15%以上,這也正是電耗降低的積極意義所在。


還有就是整車能效優化集成技術的突破,可以說電耗是整車集成技術水平最重要的指標,電動汽車的節能比燃油車更重要,應該采用法規來管理。日產聆風是一個標桿車型,小型車NEDC工況接近10度電/百公里,裝載40-60度電可以行駛400-500公里,降低了電池的裝載量。


八月認為,假如真的以法規的形式來管理電動汽車的能耗問題,那么車企在今后的新車開發過程中,就要盡量適配能降低電耗的部件,比如熱泵空調、集成度更高的電驅系統以及能量回收效率更高的iBooster剎車系統等。


其三,是充電的便利性,即充電體系的建設和快充技術的突破。我國(民用電)是220伏的電壓,非常適合小功率慢充。現在應該盡量使家用轎車都配置慢充樁,這將成為主體的供電模式,未來成為能源互聯網的終端節點;10-15分鐘的快速充電是必備的,但快充的定位是應急,不是主體充電的模式,快充占比大概承擔15-20%。現在的350千瓦直流快充和換電代價都太大了,還不理想。預計今后5-7年,新一代與儲能結合、安全可靠的快充技術將會出現,這一塊創新空間很大。


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