鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1136次 | 2018年05月21日
關(guān)于動力電池技術(shù)的安全問題探討
“隨著國家和地方對電動車支持力度不斷增強(qiáng),產(chǎn)業(yè)環(huán)境持續(xù)改善,我國電動汽車表現(xiàn)搶眼,已成為僅次于美國的第二大產(chǎn)銷量和保有量市場?!敝袊嚰夹g(shù)研究中心主任趙航在日前舉行的電動汽車科技創(chuàng)新國際論壇上指出。
中國電動汽車百人會理事會執(zhí)行副理事長歐陽明高則表示,盡管2015年1-8月,我國新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)12.35萬輛,尤其是純電動車的增長速度非???,但解決動力電池技術(shù)的安全問題仍然任重道遠(yuǎn)。
鋰電子電池5到10年內(nèi)達(dá)技術(shù)極限
“在邁向高比能量鋰離子電池的過程中,目前生產(chǎn)電池的成本逐漸下降,比能量迅速提高,續(xù)駛里程也在逐步提升,我國的電動汽車在國際競爭中也已經(jīng)占有一席之地。但在這一過程中,動力電池的安全性問題將會變得更加突出。”歐陽明高指出。
他認(rèn)為,中國電動汽車電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)總體較好,自“十五”期間科技部電動汽車重點(diǎn)專項(xiàng)起步開始推動中國電動汽車動力電池的研發(fā),到“十二五”重點(diǎn)轉(zhuǎn)向三元鋰離子電池的研發(fā),2015年我國三元鋰離子電池的比能量會達(dá)到180瓦時/公斤,估計(jì)在今后的5到10年鋰離子電池將會達(dá)到技術(shù)極限。
與國際相比,中國在電動汽車動力電池方面存在很多問題。一方面,中國先進(jìn)材料和機(jī)理研究較差,電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)性較低,另一方面,自動化程度較低,精工藝的開發(fā)能力也較弱?!耙郧拔覀冄芯侩妱悠嚕J(rèn)為電池系統(tǒng)只要將單體組合即可,現(xiàn)在才明白電池系統(tǒng)是很復(fù)雜的技術(shù)?!睔W陽明高指出。另外,電池所需的高端材料供給尚不足,一致性、良品率、安全性、可靠性、產(chǎn)品性能不能完全滿足市場要求,企業(yè)創(chuàng)新能力總體不強(qiáng),優(yōu)勢產(chǎn)能不足。同時,中國電動汽車動力電池還面臨韓國等國外電池企業(yè)的挑戰(zhàn)。
據(jù)歐陽明高推測,預(yù)計(jì)到2025年,鋰離子電池將會接近性能極限,達(dá)到約350瓦時/公斤到400瓦時/公斤。美國能源部對鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢判斷,電池極限可達(dá)到300/公斤到350瓦時/公斤,到2020年至少可以達(dá)到約200瓦時/公斤。不過,目前技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)是如何解決硅負(fù)極的相關(guān)問題,來提高電池壽命。
現(xiàn)在純電動汽車的成本主要來自于電池,從平衡續(xù)航里程與成本考慮的話,預(yù)計(jì)在2020年之后,續(xù)航200到250公里的電動汽車就可以跟燃油車競爭?!暗妱悠嚨陌踩浴⒛途眯?、動力性將是三大技術(shù)難題,而最核心的則是安全性。”歐陽明高進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)。
而南京金龍客車制造有限公司董事長黃宏生對動力電池的技術(shù)問題則提出了不同看法,他認(rèn)為,盡管動力電池存在能量密度待提高和安全性的問題,但目前已經(jīng)非常穩(wěn)定,續(xù)航里程也能夠解決出行問題,安全問題已經(jīng)不是最大的瓶頸。
解決安全問題需借鑒國外經(jīng)驗(yàn)
不過,近年來由于電池安全問題導(dǎo)致的電動汽車起火事件頻發(fā)卻是不爭的事實(shí),讓本來就對電動汽車有疑慮的廣大消費(fèi)者,更是心生抵觸。其根源是因?yàn)檫^充、過熱、電觸發(fā)、碰撞等因素都可能會導(dǎo)致動力電池?zé)崾Э亍W陽明高表示,熱失控的原因與電池的選型和熱設(shè)計(jì)不合理,或者外短路導(dǎo)致電池的溫度升高,或者電纜的接頭松動等有關(guān)??梢詮碾姵氐脑O(shè)計(jì)和管理兩方面解決,比如開發(fā)防止熱失控的材料來阻斷熱失控的反應(yīng)等,對于電池管理,可以先預(yù)測不同的溫度范圍來定義安全等級。
另外,不同的電池其安全等級也大不相同。例如在碰撞發(fā)生的情況下,磷酸鐵鋰的安全性要高于三元鋰電子電池,“所以到現(xiàn)在為止,我們?nèi)匀粓?jiān)持在大客車上使用磷酸鐵鋰電池,暫時還不宜大規(guī)模使用三元鋰電子電池,尤其是12米大客車?!睔W陽明高說。
歐陽明高還建議,國內(nèi)電池企業(yè)想要在安全問題上取得突破,還應(yīng)學(xué)習(xí)研究特斯拉電池的安全設(shè)計(jì)。“客觀地說,特斯拉的電池并不安全,至少單體電池是不安全的。但是,不安全的單體電池能夠做到系統(tǒng)安全,是因?yàn)樘厮估昧?000多只18650的三元鎳鈷鋰電池,單體不安全的電池組合起來就安全了。這也成為特斯拉安全設(shè)計(jì)的專利。”