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國內動力電池路線之爭:三元鋰PK磷酸鐵鋰

日期:2016/2/25 10:37:39 閱讀次數:作者:

導讀: 動力電池之爭愈演愈烈 三元鋰電池客車被“暫!鞭r歷新年前后,三元鋰電池再次引發熱議。在2016電動車百人會論壇上,工信部相關人士表示,將暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄。

 

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  OFweek鋰電網訊 “工信部相關人士日前表示,為進一步提高新能源汽車產品安全技術門檻,將組織開展對三元鋰電池客車等車型在現行安全標準體系下的風險評估。在評估完成前,暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄。此舉意味著這些車型將無法獲得新能源補貼,車型的銷售、生產將受到極大影響。

  動力電池之爭愈演愈烈 三元鋰電池客車被“暫!鞭r歷新年前后,三元鋰電池再次引發熱議。在2016電動車百人會論壇上,工信部相關人士表示,將暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄。

  事實上,由于三元鋰電池的材料特性,業界關于鋰電池發展路線的爭論已久。工信部此次明確表示,三元鋰電池比能量高,循環性能好,是未來鋰電池一個重要的發展方向,但是在這個領域我國起步晚,用于客車的安全性開發和驗證還不夠,工信部正在考慮進一步提高新能源汽車產品安全技術門檻,組織開展對三元鋰電池客車等車型在現行安全標準體系下的風險評估。在評估完成前,暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄。

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  盡管此次涉及的主要是客車產品,并不是我們日常接觸的乘用車,但暫停列入目錄意味著這些車型將無法獲得新能源補貼,車型的銷售、生產將受到很大影響。

  “暫!敝

  早在此之前,相關專家就已經提出對三元鋰電池大量應用在商用車上的擔憂。其中,國家863計劃節能與新能源汽車重大項目總體專家組組長、清華大學教授歐陽明高就不止一次地表達了對電動客車大量使用三元鋰電池的擔憂。

  歐陽明高認為,不同車型應采用不同類型的電池,例如乘用車看重續駛里程,應主導采用高比能量的三元鋰離子電池;客車則更看重安全性,可以采用比能量相對低一點但穩定性更高的磷酸鐵鋰電池。

  顯然,相關部委關于“暫!钡臎Q定并不是拍拍腦袋就想出來的,想必也是經過與業內專家謹慎探討后做出的決定。但是對于相關廠商而言,尤其是那些已經開始向商用車供貨的三元鋰電池生產廠商而言,不啻是一聲驚雷。

  誰都知道,汽車動力電池作為一種集高科技和高風險于一身的產品,與目前很多具有前瞻性的風險投資類似。經過多輪試驗匹配,好不容易才搭建的供應鏈,一旦遭遇暫停,就有可能前功盡棄。

  “查電池質量,查產品一致性,查騙補行為,這才是政府應該做的事情,而不是規定你應該用什么電池,應該生產什么車。對于“暫!币皇,一位相關汽車廠高管不無激動地表示。

  既然對于動力電池產品與動力電池企業都有相關的產品標準和企業準入條件,在兩方面都合格的情況下,為什么說停就停呢?一些電池企業心生疑惑。

工信部此次所言是“暫!,暫停之后如何走向,依舊是個敏感的問題。

系統才是決定因素

  就汽車動力電池的特性而言,當前國內市場上流行的主要是兩種鋰離子電池——磷酸鐵鋰電池和三元材料鋰電池,說的均是就其正極而言。三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池由于電池結構、材料和充放電特性的不同,其主要區別集中在能量密度和安全性上。通俗來講,三元鋰電池能量密度更大,但安全性經常受到懷疑;磷酸鐵鋰電池雖然能量密度小,但安全性得到更多認可。

  單從材料特性而言,兩種材料都會在到達一定溫度時發生分解,三元鋰材料大概在200℃左右發生分解,而磷酸鐵鋰則在700~800℃時才發生分解。并且,三元鋰材料的化學反應更加劇烈,會釋放出氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發生連鎖反應。而磷酸鐵鋰發生分解時不會像三元鋰材料那樣釋放氧分子,燃燒也沒有那么劇烈。也就是說,僅從鋰離子電池的正極材料特性而言,很明確,三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火或發生意外事故。

  但任何事情都是相對而不是絕對的,對于鋰離子電池的穩定性或不穩定性同樣如此。最終決定電動汽車安全性的,并不是靠電池材料或單體電池,而是要依賴整個動力電池包,更準確點兒說是靠包含電池控制單元的動力電池系統。

  簡單而言,動力電池控制單元BCU相當于電池管理系統BMS(Bat鄄teryManagementSystem)的主控單元,它必須具有過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)、過流保護(OCP)等功能,一旦發生意外,能夠立刻切斷電流,有的系統甚至能自動啟動自身的滅火措施。

  對一輛裝有動力電池系統的整車而言,有關動力電池的安全防護,自上而下、自外而里包括整車、動力電池系統、動力電池包、模組、電芯等幾個層次。顯然,作為動力電池系統的整體,系統的安全防護才是最為重要的。怪不得反對“暫!闭邚南到y安全和使用實例出發強力地發聲:“三元鋰電池不一定就不安全,磷酸鐵鋰電池也不一定就安全”。

  確實,從已經發生的少數起火案例來看,既有發生在三元鋰電池身上的,也有發生在磷酸鐵鋰電池身上的。由于國內市場三元鋰電池起步相對較晚,目前已經發生起火事件的案例似乎是涉及磷酸鐵鋰電池的更多一些。

  技術路線需慎之又慎

  在大家經常提到的科技部于2015年初所發布的《國家重點研發計劃新能源汽車重點專項實施方案(征求意見稿)》中,提出了“動力電池的單體比能量2015年底達到200瓦時/公斤,比2010年提高一倍;2020年達到300瓦時/公斤,總體水平保持在國際前三名以內”的具體目標。

  就國內目前情況而言,即使是質量較好的磷酸鐵鋰電池模塊,其距離200瓦時/公斤這一指標仍普遍較遠。而三元鋰電池則更加接近于這一指標,因此形成了三元鋰電池好于磷酸鐵鋰電池,未來電動汽車將由三元鋰電池逐步取代磷酸鐵鋰電池的說法。

  固然,在市場普遍預期能力跟不上的背景下,靠強行規定出發展指標未必是好事,拔苗助長顯然無助于產業的真正進步。但科技部該項文件中提到的只是轎車的相關指標展望,并沒有針對商用車而言。

有關商用車用動力電池技術路線的選擇,尤其是牽涉到主要載人并且具有多變負荷特性的公交客車而言,審慎地選擇與使用適合的動力電池是當前應該討論清楚的事情。否則的話,一旦造成嚴重的安全事件再來重新規劃或重新選擇,各利益攸關方的損失可能會很大,到時再吃后悔藥是來不及的。

  對此,歐陽明高也表示,從我國城市人口密度和交通狀況來看,公交客車的負擔非常大,這就需要動力電池不僅是安全的,還需要快充,還需要長壽命。很多客車每天要跑200公里左右,對壽命的要求比乘用車高一倍以上,一般的電池滿足不了公交車8年壽命的要求。歐陽明高指出,這也就是“十三五”規劃要重點研發新能源客車動力電池的方向,即長壽命、高安全、大功率。

  缺失真正的領軍企業

  與韓國三星SDI、LG化學和日本松下、AESC等世界級汽車動力電池廠商相比,中國相關動力電池廠商的技術能力和創新水平顯然還存在著不小的差距。

  據了解,包括日本和韓國幾家著名汽車動力電池生產廠商生產的三元鋰離子電池,在充放電性能和續航能力上與國內同類產品相比有著十分明顯的優勢。特斯拉等多款國際知名純電動汽車之所以選擇三元鋰電池,也是看準了其較好的續航能力和相關廠商產品的安全穩定性。

  國內的一個相關報告提供的數據顯示,在動力鋰電池的帶動下,2014年國內鋰電池整體市場規模達到952.16億元,同比增長30.31%。預計未來10年內,我國動力鋰電池產業規模有望突破1600億元。

  實際上,以當前電動汽車發展的勢頭來看,未來10年動力鋰電池產值增長不到一倍,完全是一個很低的數量級。但就目前而言,國內汽車動力電池還普遍存在產品品質良莠不齊、動力電池產能緊缺,尤其是性能質量好的動力電池,其產能更為緊缺。

  中國工業報記者注意到,有的國內新能源汽車廠商已經重拾起其生產傳統燃油車時的老套路,在包括動力電池等核心關鍵零部件上從國內供應商投向了國際供應商。

  當下,汽車動力電池領域的最大困惑可能是國內尚缺乏在該領域起決定性作用的領軍企業。長此以往,可能使新能源汽車產業向縱深發展時遇到前所未有的困難。

  


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