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5年能改變什么?新能源產品背后的電池安全、便利及未來

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年01月05日  

電池安全的這5年


從2015年至今的這5年,新能源汽車迎來了高速發展期,期間伴隨時有發生的新能源車自燃事件,讓爭議從未停歇,這方面筆者深有體會:我在2016年剛買車那段時間,還會看幾眼車友提到的續航短、充電慢等問題,此后再沒關注過,這些吐槽在群里根本翻不起任何漣漪。


自燃事件就完全不同了,至少會引發2-3天的熱議,面對同款車主們的人人自危,車友之間能做的也就是分享充淺放等科學用車心得,面對換車就能保證遠離風險嗎的問題,誰也不敢妄下定論。于是,電池安全成為了比續航、充電更為關鍵的阿克琉斯之踵。


有關這個問題,我國工程院院士歐陽明高近日的一席話,講透了電池安全的這5年。他表示:5年前我們沒有信心拍板說磷酸鐵鋰電池安全,3年前我們不敢對三元NCM333、NCM523的安全性表態,以前設計電池,對電池發生熱失控的機理并不是很熟悉,尤其是當材料體系發生變化的時候。隨著不同材料體系研究的深入,弄清楚了就有多種措施來實現安全了。


這方面有著直觀的數據:2019年新能源汽車發生著火的比率約為萬分之0.38,而2020年截至目前,這一數字已經降低至萬分之0.18。


除了材料科學的研究進步,電池本身容量的不斷提升,如今也變成了安全的一大基礎。前日我們在解讀蔚來100kWh電池的技術時,著重提到了其在BMS系統中加了一個哨兵職能的傳感器元件,在車輛總容易發生充電自燃的車輛靜止、人離開車的期間,識別電池內部氣壓過大(和溫度上升成正比的參數),即便車輛沒有通電,也能驚醒(啟動)熱管理系統、通過液冷循環給電池降溫。


其實,這項功能并不是什么新鮮玩意:威馬此前的停車狀態下液冷維持工作,出現了隔夜停車續航里程大打折扣的情況,讓這個保障安全的措施無疾而終;還有TSLA哨兵模式的電耗較大,也被不少車主吐槽。


而蔚來70kWh電池包即便內部結構允許,也是斷然不敢重蹈威馬覆轍的,重啟這項功能最大的底氣就在于100kWh電池容量夠大。在電池容量不多的時期,不敢浪費電做的事情,財大氣粗之后敢干了。


2015國標全面聯網和第三代新國標的濃墨重彩


純電動汽車相關于傳統燃油車最大的差距就是補能效率,充電樁的重要性由此不言而喻。有關充電樁的5年,前有2015國標聯網、后有第三代新國標。


先說2015國標聯網,公共充電樁接入互聯網不是從2015年開始的,而伴隨2015國標出臺之后,全面聯網成為了一個建設的必備條件。這一改變,讓大家無需辦卡、刷卡、充錢等流程,直接用手機就能完成支付,筆者買車之前就提前備好的國家電網和普天充電卡,買完了就失去了用途。


公共充電樁聯網給用戶帶來了實實在在的便利,而此后的全國一張網規劃,目標讓所有私人充電樁也不再獨自奮戰,如今乃至接下來將是另一項惠民的重點:一方面,通過移動互聯網的實時監控,保障充電樁的安全;另一方面,接入互聯網的下一步就是反接回電網,讓電動汽車作為儲能單元,解決夜里谷時發電浪費、峰值輸回電網,優化能源結構的同時,電動汽車花錢用電之外還能資金回籠。


再看第三代新國標,這個話題我們此前有過多次討論。現行的國標二代(GB-II)接口協議,電壓的上限是750V,電流最高只能到250A,即理論上的最大充電功率為187.5kW。這個數據即便是馬力全開,也無法翻山越嶺、拉近和燃油車在補能效率上的差距。


差距的根源就是標準這個天花板,保時捷想盡辦法、少量投放的800V高壓充電,電流也沒能突破250A的瓶頸。唯有通信協議獨樹一幟的TSLA,在今年已經突破了限制,帶來了理論最大功率可達250kW的V3超充。


而接下來的5年,成為7大新基建的新能源車充電樁領域,第三代國標將成為一個分水嶺。新的國標充電接口,電壓的上限將提升至1500V,電流則會放開到600A,理論充電功率可達900kW,接近現階段的5倍。


如此一來的改變重要有兩方面。第一,10分鐘續航新增400km屆時將不再是妄談,燃油車在加油站排隊的功夫,一臺電動汽車就能獲得足夠的續航,也就是用戶離開車買杯咖啡的時間。另一方面,面對續航新增、電池容量持續增大,接下來更多100kWh甚至是150kWh電池包的大趨勢,也不會出現細小水管填滿大游泳池的窘境。


氫燃料的未來不是夢


今年磷酸鐵鋰電池翻紅,而電池相關的材料體系只能吃老本嗎?當然不是,我們一直關注的氫燃料動力電池也在推進之中。有關氫燃料,看起來和老大家的生活關系不大,但回看過往5年的種種,其實是一個逐漸滲透的過程,只是大家沒有關注罷了。


過去的5年時間里,全國范圍內發展最迅猛的新能源車不是今年大火的TSLA,也不是網約車常見的那些車型,而是新能源的公交車(純電、增程等),現在讓大家回想各自所在城市是什么時候用上純電動公交車的,想必很難有人能給出答案,筆者2016年第一次在上海坐純電公交車,其實都不算早的了。


我們在今年走進明天氫能的廠,看到了氫燃料動力電池研究和制造車間,以及裝備在安凱大巴的試運營車輛之后,發現其實這項清潔能源離我們并不遙遠了。氫燃料公交車出現在你所在的城市,或許就會像純電公交車相同,無聲無息的走進大家的生活中,如筆者今年一月份參加我國電動汽車百人會之時,組委會的擺渡車隊就是10幾臺氫燃料大巴組成的。


當然了,公交車領域的特殊性自然會成為氫燃料動力電池落地的最前線,城市中運送快遞的物流車、搬家公司的車輛等等,預計會成為第二梯隊,而和大家密切相關的乘用車,MPV的身材足以承載氫燃料系統的先天優勢,為其成為第三梯隊供應了基礎。今年九月份的北京車展,上汽大通就展出了MAXUSEUNIQ7氫燃料動力電池MPV,而且我同事在第一時間就體驗過了。


關于燃料動力電池車來說,5分鐘補能續航700公里只是常規操作,筆者2018年韓國平昌冬奧會期間,在首爾郊區現代集團試車賽道體驗的NEXO氫燃料動力電池車,一跨緊湊級大小的SUV就已經實現了5分鐘充入氫氣,續航接近700公里的水平,這批車輛也正是冬奧會服務車輛中的一部分。


而2022年同樣要開冬奧會的北京,必將成為國內氫燃料動力電池車發展的重要節點。近日有消息稱,福田汽車的氫燃料動力電池車明年就將在北京上路,率先在市內區域運行、進行實地驗證。未來的5年時間里,出差租車、包車服務,租一臺氫燃料的MPV、中型巴士,似乎是一個不錯的選擇。


氫燃料動力電池車自帶的環保光環和新鮮感自無需多言,比傳統燃油車便宜這種新事物很常見的促銷手段,甚至是在限行、限購城市自由穿行,市內1000km的續航一周都不用補能,看起來也都是大概率的未來場景。

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