鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年01月21日
電動汽車鋰電池易燃爆、續(xù)航短的問題怎么解決
2019年1月11-13日,以“汽車革命與交通、能源、城市協(xié)同發(fā)展”為主題的“中國電動汽車百人會論壇(2019)”在北京釣魚臺國賓館召開。中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長-歐陽明高,在12日下午進行的全球零排放與全面電動化大會上發(fā)表了主題演講,其中不乏對大家較為關(guān)心的純電動力的技術(shù)方面做出了展望。
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鋰電池安全問題不容忽視
固態(tài)電池值得大力投入
說起鋰離子電池,想必大家都不陌生。
自2008年鋰離子動力電池應(yīng)用于電動汽車的這10年內(nèi),全球電動汽車中約86%釆用了鋰離子電池為電力供應(yīng),也就是說,在電動汽車開發(fā)方面,鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。在實際裝車產(chǎn)品的能量密度方面,也提高了2.5倍,實現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)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(yōu)勢的?,F(xiàn)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電池主流技術(shù)的潛質(zhì)和前景。
但是,高比能量動力電池的安全性問題也不得不引起我們的重視。去年6月12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(fā)生在一個汽車城內(nèi)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(xiàn)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(yīng),不過看情況應(yīng)該是跟電池有關(guān)。
縱觀2018年,發(fā)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(wǎng)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(chǎn)的,大概是NCM523體系,所以隨著高鎳的應(yīng)用,電池的熱穩(wěn)定性將會變差。
面對未來電池的安全性風(fēng)險可能會更大,歐陽明高表示,必須要采取手段來預(yù)防安全性問題。
其一,當(dāng)前鋰離子電池從單體層面完全杜絕熱失控是不太現(xiàn)實的,我們可以從電池系統(tǒng)的熱機電設(shè)計與控制設(shè)計來防止誘發(fā)和蔓延,即便單體出現(xiàn)熱失控也不會發(fā)生事故。
其二,從改善電池本身安全性出發(fā),要發(fā)展新型的固態(tài)電解質(zhì)電池。當(dāng)前國內(nèi)也有一些固態(tài)電池,但還不是全固態(tài)電池,全固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化估計在2025-2030年以后才會真正實現(xiàn)。同時,中國電池產(chǎn)業(yè)雖暫時取得優(yōu)勢,但國際競爭壓力巨大。日本為應(yīng)對中國和韓國電池產(chǎn)業(yè)的崛起,舉全國之力研發(fā)下一代固態(tài)電池,每年政府經(jīng)費達到50-100億日元;而美國和歐洲原有的電池產(chǎn)業(yè)雖比較薄弱,但他們也在全力開發(fā)新一代固態(tài)電池,以實現(xiàn)超越。所以,我們更需要全力追趕固態(tài)電池的前沿技術(shù),克服技術(shù)瓶頸。
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降低電耗比提升電池容量更有意義
慢充應(yīng)成為主體的供電模式
除了電池,大家目前關(guān)注最多的可能就是續(xù)航里程了,但解決了電池問題并不代表可以解決續(xù)航里程的全部問題。
現(xiàn)階段,電動汽車的續(xù)航里程已經(jīng)從150公里普遍提高到了300公里以上,甚至更多。根據(jù)1月4日國家工信部發(fā)布的第13批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》可以了解到,本期目錄中工況續(xù)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(xù)航里程對氣溫和駕駛風(fēng)格是非常敏感的。所以即便是電動汽車的續(xù)航能力在不斷提升,但由于實際的續(xù)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(xù)航能力能夠達到500公里,綜合續(xù)航為335公里,新車剛買來開的時候是沒有出現(xiàn)過任何問題,可就在進入寒冬之后,車子的續(xù)航能力直接降到了150公里,導(dǎo)致根本不敢開車出遠(yuǎn)門,讓人倍感煩惱。
其實不止蔚來,冬季續(xù)航里程縮短幾乎是所有電動汽車的通病,除外部環(huán)境外,我們還要注意車速、駕駛方式、充電方式以及耗電設(shè)備的使用等方面,所以,這些都無不讓大多數(shù)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增加續(xù)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(shù)路線。
其一,在能效方面,高效電驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)變革將會在未來5年發(fā)生,即電機驅(qū)動系統(tǒng)高速化、高效化、小型化。現(xiàn)在轉(zhuǎn)速能夠達到1.8萬轉(zhuǎn)/min,未來可能會到2萬轉(zhuǎn)/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(fā)展,使電機向小型、高效、低成本方向發(fā)展。據(jù)了解,美國能源部最近提出,面向2025年極具挑戰(zhàn)性的目標(biāo):電機達到50千瓦/L,電機控制器100千瓦/L。這個目標(biāo)如果實現(xiàn),將對電動車產(chǎn)生革命性的影響。
其三,是熱管理,新一代熱泵空調(diào)技術(shù)已經(jīng)取得重大突破,并開始產(chǎn)業(yè)化推廣,現(xiàn)在已經(jīng)有企業(yè)裝車,這會降低對氣溫的敏感性,使冬季低溫環(huán)境下續(xù)駛里程的損失比現(xiàn)在降低2/3,從30%降到10%。
以榮威Ei5為例,官方數(shù)據(jù)顯示,在-10℃—-5℃的環(huán)境中,Ei5的熱泵空調(diào)可以比傳統(tǒng)PTC制暖節(jié)能30%;在高于-5℃的環(huán)境中,熱泵空調(diào)可比傳統(tǒng)PTC傳統(tǒng)制暖節(jié)能50%以上;若將節(jié)能的效果直觀地轉(zhuǎn)化成里程來表示,在外界環(huán)境-7℃,車內(nèi)設(shè)定溫度為20℃情況下,Ei5的行駛里程較使用傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的車輛行駛距離增加15%以上。
在電池容量不變的情況下,單憑熱泵空調(diào)的使用,車輛行駛里程可以增加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(yōu)化集成技術(shù)的突破,可以說電耗是整車集成技術(shù)水平最重要的指標(biāo),電動車的節(jié)能比燃油車更重要,應(yīng)該采用法規(guī)來管理。日產(chǎn)聆風(fēng)是一個標(biāo)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(rèn)為,如果真的以法規(guī)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(fā)過程中,就要盡量適配能降低電耗的部件,比如熱泵空調(diào)、集成度更高的電驅(qū)系統(tǒng)以及能量回收效率更高的iBooster剎車系統(tǒng)等。
其三,是充電的便利性,即充電體系的建設(shè)和快充技術(shù)的突破。中國(民用電)是220伏的電壓,非常適合小功率慢充?,F(xiàn)在應(yīng)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(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點;10-15分鐘的快速充電是必備的,但快充的定位是應(yīng)急,不是主體充電的模式,快充占比大概承擔(dān)15-20%?,F(xiàn)在的350千瓦直流快充和換電代價都太大了,還不理想。預(yù)計今后5-7年,新一代與儲能結(jié)合、安全可靠的快充技術(shù)將會出現(xiàn),這一塊創(chuàng)新空間很大。
說到充電便利性,“柳州模式”倒是一個很好的例子。柳州的充電樁比較特別,與其說是充電樁,不如說是一個220V的充電插座,具備修建成本低,功率低等特點,從而造就了柳州以慢充為主的特色充電網(wǎng)絡(luò)。截至2018年10月,柳州共安裝了充電插座9208個,與修建傳統(tǒng)充電樁相比節(jié)約資金6.1億元。一共2.7萬臺車,超過9000個插座,相當(dāng)于每三臺車就擁有一臺插座,柳州市民已經(jīng)和充電難說再見了。
此外,歐陽明高就未來,對電動汽車市場化路線圖做了一個簡單的展望。
1、2025年電池系統(tǒng)的價格將會達到100美元/千瓦時左右,基于全生命周期的成本,計算燃油汽車的價格和全生命周期的費用,燃油車和電動汽車將會持平。
2、最嚴(yán)格的排放法規(guī)即將實施,燃油機的成本將會上升,拐點即將到來。
3、到2025年左右,純電動汽車性價比會實現(xiàn)大的突破。
最后,八月想說,按照現(xiàn)在的趨勢來看,純電動汽車的續(xù)航里程逐步提升,慢充設(shè)施逐漸普及,快充時間不斷縮短,如果連電動汽車的成本再下探至與燃油車一致,那么電動車將有望徹底取代燃油車??傊履茉雌囀袌龅拈_放和技術(shù)競爭將會加強技術(shù)創(chuàng)新,加速市場推廣,加快成本下降。也就是說,純電動不是要收縮和退出,而是要抓住機遇,直面挑戰(zhàn)。
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