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動(dòng)力電池技術(shù)之爭激烈 誰能實(shí)現(xiàn)彎道超車？

時(shí)間:2016-04-08 11:32來源:車參 作者:西顧
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       電動(dòng)汽車的發(fā)展在2016的開頭就走的頗為不順，去年電動(dòng)車“退補(bǔ)”的余波未盡，今年工信部“三元鋰電暫停令”，又將動(dòng)力電池的安全性推上了風(fēng)口浪尖。
 
　　一波又一波的阻礙，無非來源于鋰電的兩個(gè)短板，安全性和成本。即便是行業(yè)翹楚特斯拉，也時(shí)不時(shí)“攤上事”。從去年新聞報(bào)道的幾起特斯拉起火的事件來看，三元鋰電池遇穿刺會短路噴火，正是其層層盔甲下的“軟肋”。
 
　　而另一種及其常見的電池，在鋰電各種各樣的話題背后，顯得十分平靜，那就是鎳氫電池。
 
　　鎳氫電池是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，具有長壽命、穩(wěn)定安全，無污染等特點(diǎn)，是最成熟的電池技術(shù)之一，已經(jīng)在汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。和鋰電池的高能量密度相比，容量是鎳氫電池最大的限制。哪怕是最先進(jìn)的純電動(dòng)汽車，行駛里程還趕不上一輛普通的小轎車。因此，其主要是用作對電池容量要求較低一點(diǎn)的混動(dòng)車的動(dòng)力電池。
 
　　若撇開電池容量的限制不談，鎳氫電池的長壽和安全才是其得到廣泛運(yùn)用的核心原因。
 
　　鎳氫電池在保證淺充淺放的情況下，可以做到比鋰電池更長的壽命，因此混動(dòng)系統(tǒng)一般把電池的電量維持在40-80%之間，這種使用方式可大大的延長電池使用壽命，所以路上跑了10年的普銳斯還好好的。
 
　　電池的安全性則是世界性難題，對其討論永遠(yuǎn)都只是相對而言的。鎳氫電池的安全性是由其自身電解質(zhì)的特性決定的，學(xué)過化學(xué)的都知道，氫是較活潑的，可與大部分的元素反應(yīng)，然后生成氫化物，從而避免電池內(nèi)部形成高壓環(huán)境。也正是這一點(diǎn)，決定了鎳氫電池的安全性比鋰電池要好。
 
　　但是，這一切都是基于電池本身理論而言的。一旦搭載在汽車上做動(dòng)力電池使用，則要面臨著更加嚴(yán)苛和惡劣的條件。那么，混合動(dòng)力車都是怎么做的呢？
 
　　電池壽命——要不要換電池？
 
　　不少的消費(fèi)者都知道，頻繁的過充過放會造成電池蓄電能力的快速衰減。這樣的道理在動(dòng)力電池上同樣適用。
 
　　那么汽車廠家的解決方案是什么呢？我們以走在混動(dòng)領(lǐng)域前沿的豐田為例，其在2015年已經(jīng)投產(chǎn)了搭載國產(chǎn)混動(dòng)系統(tǒng)的車型。
 
　　豐田雷凌雙擎通過電池管理系統(tǒng)，將電池容量控制在一定的范圍內(nèi)，同時(shí)發(fā)揮鎳氫電池在此區(qū)間循環(huán)壽命長的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)電池的“淺充電、多循環(huán)”，避免過充過放電導(dǎo)致的加快老化，從而保證電池的使用壽命。
 
       到了用戶層面，當(dāng)儀表指示燈顯示電量充滿時(shí)，實(shí)際上電池只充到了75%，反之顯示空電時(shí)，電池實(shí)際還有30%的電量。這樣大的保護(hù)區(qū)間對于純電動(dòng)車來說是個(gè)災(zāi)難，直接后果就導(dǎo)致了行駛里程縮短。而對于混動(dòng)汽車上僅做為“能量中轉(zhuǎn)站”的鎳氫電池來說，卻是一舉兩得。
 
　　正是因?yàn)椴捎昧诉@樣的技術(shù)，才創(chuàng)造出了加拿大豐田普銳斯出租車平均約70萬公里才更換一次電池的的記錄。普通消費(fèi)者假定每年行駛2-3萬公里，70萬公里那將意味著23-35年的使用壽命。即使可以這么做，想來也沒有幾人愿意堅(jiān)持……
 
　　安全性——會不會漏電？會不會自燃？
 
　　對于動(dòng)力鋰電池來說，風(fēng)險(xiǎn)不可預(yù)測，但對于混動(dòng)汽車搭載的鎳氫電池來說，漏電、自燃的風(fēng)險(xiǎn)則小得多。作為日常生活中最常見的電池種類，鎳氫電池已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)成熟的地步。混動(dòng)汽車和電動(dòng)車不同，電池不是車上的能量來源，僅作為能量的中轉(zhuǎn)站，并不承擔(dān)主要的儲能工作，進(jìn)一步降低了風(fēng)險(xiǎn)。
 
　　此外，從產(chǎn)品開發(fā)層面上來說，一款電池的開發(fā)需要經(jīng)歷無數(shù)的考驗(yàn)和歷練。
 
　　首先是各種變態(tài)的實(shí)驗(yàn)：
 
　　電池安全性試驗(yàn)：進(jìn)行電池的過充/放電測試、高溫性能測試、外部短路測試、內(nèi)部短路測試、跌落測試以及擠壓測試；
 
　　跌落實(shí)驗(yàn)：在1米-10米的范圍內(nèi)以厘米為單位任意調(diào)整高度，對電池單體進(jìn)行跌落實(shí)驗(yàn)，用以改進(jìn)電池單元的抗震性能；
 
　　釘刺實(shí)驗(yàn)：將電池單體固定，垂直于電池表面的撞針以20厘米/秒的速度刺入電池，以此模擬真實(shí)環(huán)境中電池受到外力穿刺的場景，消除在電池穿刺后引起短路、升溫甚至爆炸的潛在誘因。
 
　　除此之外還有其他各種嚴(yán)苛的寒冷，侵水，擠壓，耐火等實(shí)驗(yàn)要求。
 
　　筆者也了解到，為使動(dòng)力電池在各種嚴(yán)峻條件下都能正常發(fā)揮工作，雷凌雙擎還在在全國各地反復(fù)進(jìn)行耐久和溫度實(shí)驗(yàn)。
 
　　這保證了即便在極端的工況下，也不會出現(xiàn)漏電和爆炸的危險(xiǎn)。我們知道日本是混動(dòng)車型銷售的大市場，而在日本海嘯中，卻沒有一起豐田混動(dòng)車漏電的案例。
動(dòng)力電池技術(shù)之爭激烈 誰能實(shí)現(xiàn)彎道超車？
 
　　除此之外，電池的布置對于安全性影響同樣很大。
 
        由于體積太大，純電動(dòng)汽車大多將電池平鋪在汽車底板下方。跟純電動(dòng)車不同，混動(dòng)車型大多將電池布置在后備箱靠前區(qū)域，能夠最大程度避免電池在行駛中遭受破壞的風(fēng)險(xiǎn)。并且通過在高壓零部件如電池的外圍包裹外殼或外罩，來實(shí)現(xiàn)高壓部件與車體及外界的“隔絕” ，在此基礎(chǔ)之上，再通過車輛內(nèi)置電腦實(shí)現(xiàn)對高壓零部件的防護(hù)物是否損壞及是否漏電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
 
　　一旦車輛搭載的傳感器感應(yīng)到撞擊、水災(zāi)或是火災(zāi)等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，電池組控制模塊將會自動(dòng)切斷電源。如此一來，即便出現(xiàn)撞擊、水災(zāi)或火災(zāi)，電池也不會出現(xiàn)漏電、甚至燃燒爆炸。
 
　　說一千道一萬，消費(fèi)者最關(guān)心的是買一輛放心，安全的車。爺爺也曾說過，市場是檢驗(yàn)動(dòng)力電池安全性的唯一標(biāo)準(zhǔn)。有表現(xiàn)優(yōu)異的，比如豐田。截至2015年7月底，豐田混動(dòng)全球累計(jì)銷量已經(jīng)突破800萬輛。并且這800萬輛混合動(dòng)力轎車中，沒有出現(xiàn)過一起車輛自身原因?qū)е碌挠|電（漏電）、電池燃燒或爆炸的案例。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，過去的十多年豐田在中國市場已經(jīng)累計(jì)銷售了超過8萬輛混動(dòng)車型，同樣未出現(xiàn)一起電池漏電，爆炸事故。當(dāng)然，也有很多廠家在產(chǎn)品安全性上把握不足，時(shí)常造成一些危險(xiǎn)事故的發(fā)生。這也是為什么會產(chǎn)生“三元鋰電暫停令”。
 
　　電池技術(shù)之爭在近些年尤為激烈，除了性能差異之外，作為消費(fèi)者，最關(guān)注的還是安全問題。畢竟，一切技術(shù)都應(yīng)該是為人類服務(wù)的，而不應(yīng)該帶來傷害。
 
　　或許，慢一點(diǎn)，才比較快。
 
　　總結(jié)：面對眼花繚亂的新能源材料，誰都想押寶在某一個(gè)電池的“新物種”上以實(shí)現(xiàn)彎道超車。但千萬不能忘了，安全才處于首要位置（在此為工信部點(diǎn)贊）。深挖安全的材料技術(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢特性，才能像豐田混動(dòng)和雷凌雙擎一樣，真正占領(lǐng)未來汽車發(fā)展的高地。
 
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    2024-04-29 18:25

  • 全固態(tài)電池三大技術(shù)路線，誰將最終勝出？

    近年來，憑借高密度、更安全性、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是“最具潛力的下一代鋰電池技術(shù)”的固態(tài)電池受到市場關(guān)注，最新消息不斷。
    2024-04-22 18:17

  • 鋰礦龍頭一季度預(yù)虧超36億元，收深交所關(guān)注函！

    4月23日晚間，天齊鋰業(yè)發(fā)布業(yè)績預(yù)告，預(yù)計(jì)今年第一季度同比由盈轉(zhuǎn)虧。 同日晚間，深交所對天齊鋰業(yè)下發(fā)關(guān)注函，要求其結(jié)合主營業(yè)務(wù)開展情況、產(chǎn)品產(chǎn)銷量、產(chǎn)品價(jià)格等，分析2024年一季度虧損較2023年四季度大幅增加的原因，并說明是否存在持續(xù)虧損風(fēng)險(xiǎn)等。 鋰
    2024-04-25 09:30

  • 又有車企公布全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間！

    當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月16日，日產(chǎn)汽車公開全固態(tài)電池試生產(chǎn)線的預(yù)定設(shè)置場所，在生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)等的橫濱工廠建筑內(nèi)確保了約1萬平方米空間，為搬入設(shè)備推進(jìn)施工。 日產(chǎn)計(jì)劃2025年3月開始生產(chǎn)全固態(tài)電池，目標(biāo)2028年度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)日產(chǎn)介紹，全固態(tài)電池的能量密度是傳統(tǒng)鋰離
    2024-04-18 08:43
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