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新能源汽车亟待迎来一场电池革命

2022-02-12    马辉    产品可靠性报告

  近日,马斯克指责媒体“双标”成为热门话题。

  起因是特斯拉车型在上海社区的地下室起火,6秒钟后爆炸。作为特斯拉首席执行官,马斯克没有回应汽车自燃的原因,而是在社交媒体表达了三重意思:特斯拉自燃事故没有导致人员伤亡;包括特斯拉在内的电动汽车自燃率并不高于汽油车和柴油车;媒体“无意中”夸大特斯拉汽车的自燃事件是“双重标准”。

  从马斯克的表态来看,能深深感受到他羞恼背后的无奈。说到底,特斯拉的汽车电池问题存在,但,目前没有好的解决途径。

  有问题的当然不仅仅是特斯拉。2月下旬,中消协公开的2021投诉数据显示,汽车及零部件问题投诉高居前三。其中新能源电动(混动)汽车成为投诉的热点,而消费者投诉的8大焦点问题中,4项与电池质量相关。汽车自燃与续航锁水,更是消费者的痛点。

  自2016年,我国已成为全球最大的新能源汽车市场。必须承认,从铅酸电池到镍氢电池再到锂电池,电动汽车的电池技术在不断进步,但就像智能手机取代普通手机一样,如果不发生一场电池领域的技术革命,不解决电动汽车的产品可靠性问题,电动汽车取代燃油车只会是水中望月。

  自燃事故指向电池

  对消费者来说,比起续航锁水,汽车自燃才真正是“要命”的问题。

  新年伊始,关于电动汽车自燃的消息不断出现。比如威马电动汽车的跨年“四连烧”自燃事故,比如北汽新能源车,比如力帆电动汽车,包括特斯拉。

  事实上,电动汽车自燃的名单几乎涵盖了所有电动汽车,比如国内销量靠前的小鹏汽车、蔚来汽车、理想汽车,甚至包括以电池起家的比亚迪。

  电动汽车为什么会自燃?

  原因复杂,不过,几乎所有的事故调查结论均指向了电池。

  以威马汽车为例,2020年10月威马汽车召回了1282辆问题车。召回公告明确指出了电池问题:由于电芯供应商在生产过程中混入了杂质,导致动力电池产生异常析锂,极端情况下可能导致电池短路,引发动力电池热失控并产生起火风险,存在安全隐患。

  电动汽车业专业人士向《产品可靠性报告》杂志分析,动力电池过充容易发生热失控,进而引发电池的自燃爆炸。但对于所谓的“过充”很难界定。

  目前,车企往往通过“锁电”降低电动汽车的自燃概率,牺牲的是车子的续航里程和部分性能。

  这显然治标不治本。

  

 

  电池进化或触摸到天花板

  引发电池自燃的是当下最主流的汽车动力电池——锂电池。

  为什么是锂电池?或者说历史为什么选择了锂电池?

  电动汽车界有个广为人知的说法:得电池者得天下。

  这是因为,电池成本占电动汽车的生产成本接近50%。电池的重要性可见一斑。

  1990年代,是汽车动力电池的萌芽期。美中日韩都在初步发力动力电池的研发和积累。

  世界上第一辆电动汽车使用的是铅酸电池。1996年,美国通用研发出“通用EV1”电动汽车,安装了铅酸电池。以现在的眼光看,这种动力电池续航里程短,安全性也有欠缺。但这一重大突破仍具有里程碑意义,因为它吹响了全球动力电池研发的号角。

  1997年,日本丰田汽车研发出普锐斯混合动力汽车,装载的是镍氢电池,并上市发售。动力电池在电动汽车的商业化道路自此正式开启。

  1990年代末的“十五”期间,我国开始对电动汽车技术进行大规模有组织的研究开发。也是此时,国内对动力电池研发真正发力,当时主要支持镍氢电池和锰酸锂电池的研发。

  之后直到2000年代末的10年间,中国的比亚迪,日本的松下,韩国LG等知名企业也在电池技术上纷纷有所突破,锂电池开始崭露头角。

  和铅酸电池、镍氢电池相比,锂电池重量轻,能量密度大——是铅酸电池的4倍,镍氢电池的2倍,且综合成本不高,因此备受市场青睐。

  不过,首先将锂电池装载到汽车上的是特斯拉。EV1停产后,其首席设计师后来又生产了一款铅酸电池电动车T-Zero,但续航能力仍然很差。苦恼之际,一名硅谷的工程师建议T-Zero更换为锂电池,行驶里程终于突破了480公里。这名工程师,就是多年后特斯拉的联合创始人和第一任首席执行官马丁·艾伯哈德。

  从世界范围来看,电动汽车锂电池分为两个技术流派:磷酸铁锂电池和三元锂电池。国内最具代表性的企业分别是比亚迪和宁德时代。

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  考虑到日韩企业抢先掌握了锰酸锂和三元锂的核心技术,2005年,比亚迪重点攻关磷酸铁锂电池。一年后,其第一款搭载磷酸铁电池的F3e电动车研发成功,续航能力达到300公里。

  “十一五”期间,磷酸铁锂电池成为了国家“863”计划、“973”计划和“十一五”高技术产业发展规划重点支持的领域。

  伴随新能源汽车市场的快速发展,也受益于国家补贴政策,2008年时,国内的动力电池企业仅仅有10家,到2012年已扩展为105家。

  2010年后,在三元锂电池技术有丰厚积累的宁德时代,伴随与宝马汽车的合作,强势崛起。

  “十二五”期间,我国对动力电池的研究向三元锂电池倾斜。时至今日,无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,我国已在世界上牢牢占据一席之地,并最终形成了中日韩“三足鼎立”之势。

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  遗憾的是,当下,如我们看到的,所有企业都尚未彻底解决锂电池的续航能力与安全性问题。而有专家表示,锂电池的研发已隐隐触摸到了技术的天花板。

  未来的电池技术走向何方?

  燃料电池?甚至是核能电池?

  也许,只有时间能给出答案。

  但对于新能源汽车来说,如果不完成一场电池技术的革命,又如何完成对燃油车的跨越?

       实习记者/马辉


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