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新能源车动力电池,蓝图如何绘就

发布时间: 2016-02-16 14:31:40  |  来源: 中国科学报  |  作者: 贡晓丽  |  责任编辑: 科学频道

消费者对新能源车的顾虑大多集中在电池的续航能力与安全性上。图片来源:百度图片

最近,一篇题为《一个人民还蒙在鼓里的锂电池阴谋》的文章言之凿凿地提出“中国锂电池技术路线完全失败”。随后,知乎、果壳网等众多业内人士进行辟谣,逐条否定了锂电池的阴谋论断。

新能源汽车的销售热情不减,燃烧事故也不间断。出于对锂离子电池安全问题的顾及,目前国家正在考虑进一步提高新能源汽车产品安全技术门槛,组织开展对三元锂电池客车等车型在现行安全标准体系下的风险评估。

■本报记者贡晓丽

“锂电池的众多问题和危险性,导致日本、西方国家都没有大力推广使用,只有中国对锂电池进行巨额投资。”这是真的吗?“中国锂电池的技术路线完全失败了。”这又是真的吗?最近,一篇题为《一个人民还蒙在鼓里的锂电池阴谋》的文章言之凿凿地肯定了上面的问题。随后,知乎、果壳网等平台均有众多业内人士进行辟谣,逐条否定了锂电池的阴谋论断。

钓鱼文也罢、戳中了某些现实也罢,中国的新能源汽车现状究竟如何,红火的销售热情下有着消费者怎样的哀怨?锂离子电池能否成为新能源汽车的电池主力?通过专家解读,我们或许能够明辨一二。

销量不减问题不断

2015年,我国新能源汽车产销量分别为34.05万辆和33.11万辆,同比分别增长3.3倍和3.4倍。不可否认,2015年中国新能源汽车发展速度着实惊人,产销量已跃居世界第一。“新能源汽车逐渐成为大势所趋”,这一议题早已无可厚非。

政府不断加大对新能源汽车的推广力度,通过不限号、免购置税等政策助其发展,加之新能源汽车本身具有的环保、节油、使用成本低等优点,使其地位越来越得到凸显。记者在2015年的北京新能源车展上,看到了沃尔沃、大众、吉利等传统车品牌推出的新能源车,从各家车企的发展规划上可以看出其对新能源汽车的重视程度,颇具“无新能源车不成席”的架势。

车企方面生产得红火,消费者方面则有人叫苦不迭。近日,北京的王女士在某汽车论坛上发帖,讲述了她购买北汽电动车后的“血泪史”。在购车后的一年时间里,她的车出现了三次故障,其中两次是因为电池问题。而且,王女士车辆的情况,只能维修不能退换新车,这让王女士一筹莫展。

据悉,类似的案例在2015年其实存在很多,新能源汽车某品牌咨询师告诉《中国科学报》记者,新能源汽车问题频发的原因就在于新能源车私人市场销售过于“大干快上”,而行业普遍存在的技术瓶颈、售后保障不足等问题仍然存在。

消费者对新能源车的顾虑大多集中在电池的续航能力与安全性上,而锂离子电池一直是新能源汽车的主要技术路线,对锂离子电池的争论,或许能够使消费者发现更多新能源汽车的优势和不足。

“单纯抛出锂离子电池阴谋论显然不妥,质疑方与回应方应该将陈词与辩据详尽展现在众人面前,全面的辩论或许能还原事情的真相。”上文提及的咨询师认为,过分强调锂离子电池在新能源车中的基石作用同样不妥当,“我国的锂离子电池确实问题很多,需要好好总结、认真判断、合理决策,不要成为第二次‘大炼钢铁’的故事。”

三元材料徒惹争议

“新能源汽车的销售热情不减,燃烧事故也不间断。出于对锂离子电池安全问题的顾及,目前国家正在考虑进一步提高新能源汽车产品安全技术门槛,组织开展对三元锂电池客车等车型在现行安全标准体系下的风险评估。在评估完成前,出于对动力电池安全的考虑,暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。”

1月24日,在2016中国电动汽车百人会“动力电池的发展与突破”主题峰会上,工信部装备工业司司长张相木发表了如上言论。他表示,“锂离子电池本身包括磷酸铁锂、三元锂、碳酸锂、镍酸锂等多种类型,我们鼓励多种技术路线共同发展。尽管三元锂电池比能量高,循环性能好,是未来锂电池一个重要的发展方向。但由于我国三元材料研发起步晚,用于客车的安全性开发和验证还不够。”

在新能源汽车发展初期,这种政策层面发出的对技术路线的重大改变的信号遭到业内质疑。一位不愿具名的业内人士对此表达了意见:“在新能源汽车业,电池材料特性的差异并非是决定安全的最终因素,真正最终决定安全性的是整个动力电池系统的把控和可靠性。”

从事电池系统套件制造的刘笑也认为,造成新能源车容易着火的元凶是BMS,也就是电池管理系统。“现在主要的测试都是针对电池单体和模组的,对于BMS的测试并不完善。”刘笑建议,相关标准设立单位应该加大对管理系统的测试标准和管理力度,这样才能做到不仅仅有被动防护作用,更能起到主动防护作用。”

“其实,相对于磷酸铁锂和钛酸锂电池,三元材料在接受针刺实验时起火概率的确较大。但是中国汽车技术研究中心及其他测试单位的作用就是把关。”刘笑认为,把不安全的设计筛选掉,能够过关的都是合格的。“也就是说凡是拿到合格证书的产品,在安全性标准上都是一样的。如果你认为产品的安全性有问题,应该去更改安全标准,而不是禁止某种材料,这显然是不公平的。”

目前,工信部正在征求各方意见,对三元材料的处理结果仍有改得更加合理的余地。

里程焦虑长远布局

消费者最关心的电池问题如何解决?什么是纯电动汽车的核心技术,如何实现革命突破?“从长远考虑,以及参考美国、日本发布的技术路线的话,下一代动力电池首先是做第三代锂离子电池,接下来就是固体金属锂电池、锂硫电池、锂空电池等。”中国科学院物理研究所研究员李泓告诉《中国科学报》记者。

“锂离子电池的能量密度亟待提高。”李泓说。如果单体能量密度做到300Wh/kg(瓦时每千克),一次充电续驶里程可以达到470公里,基本上就解决了消费者里程焦虑的问题,“但目前量产的动力电池能量密度仅为180Wh/kg的水平”。

目前我国锂离子电池的体积能量密度与质量能量密度之比和汽车所需的成熟动力电池产品还有差距。从长远考虑,高容量硅负极材料体积膨胀还是很难解决的问题,金属锂在这方面显示了它的优势。

据李泓介绍,金属锂现在主要面临的问题是在充放电过程中容易产生锂枝晶,有引起电池短路的可能,存在安全隐患。而锂空电池是开放体系,如果用液体电解质,电解质会挥发干净,没法长期使用。

从以上方面考虑,应该采取固态电池的技术,李泓建议提前布局固态锂电池。去年在中国科学院物理所召开的第一届固态锂电池会议上,已经有公司展示了固态锂电池的好处,例如法国的聚合物锂电池在意外着火的情况下电池包仍然完好无损。“无机物作为电解质的电池更安全,这也可能是固态电池根本性的解决方案。”李泓说。

“电池仍有很多方面需要研究,包括正极、固体电解质、金属锂负极等,最难的地方在界面,包括锂离子电池正极材料界面的设计。”李泓说,加快固态电池的研发关键就是把固体电解质材料做出来。“为了加快这个材料的研发,我们要采用材料基因组的方法,加快固态电池的研发速度,争取尽快实现固态电池产业化。”

《中国科学报》 (2016-02-16 第5版 技术经济周刊)

文章来源: 中国科学报
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