鉅大LARGE | 點擊量:864次 | 2019年06月28日
解決電動汽車安全的方向和當務之急是電芯品質選擇和控制
電芯品質選擇和控制,是解決熱失控方向和當務之急
最近幾起接二連三的車輛著火熱失控事故,著實讓新能源汽車廠家不鎮定。市場疲軟、去補貼當下,對于新能源,無疑是雪上加霜。也因此會增加用戶安全擔憂。
繼去年國家相關部門不斷發出通知,要求對安全隱患排查和事故的上報,但是,事故發生頻率,似乎并沒有減弱跡象。
過去對于事故分析,更多的關注點和結論在于充電環節、BMS環節。例如,某廠家的近期一起燃燒事故,是因為在插槍狀態下,不斷啟動充電導致車輛燃燒,分析結論是控制策略缺陷。
更多的時候,事故所指,避開了電芯本體的品質和失效能力。
因為,像Tesla高端品牌,也在不斷上演著火光的故事。人們對tesla所用松下電池的品質當然是不會質疑。
人們在糾結的同時,把目光聚焦在系統防堵環節,或者就歸咎于鋰離子電池娘胎里就存在的缺陷。
其實,對于全球新能源燃燒熱失控的表象,背后的原因是要區分對待和分析。國內外動力電池本身就存在很大差異,特別是在濫用特性方面,不能被都是“燃燒事故”的表象而遮蓋。
所以說,對于國內新能源汽車的燃燒熱失控原因,不能完全跟隨全球高端品牌問題解決思維。更應該實事求是,從源頭做好,加強和重視電芯的選用及品質控制問題。
國內50多家規模電池企業,滿足近500家電動汽車公司需求
這是2019年看到的數字,也是產業鏈現狀。盡管“寡頭”產業鏈還在持續形成中,BYD、CATL等一級配套也在同步放大產能,面對為數不多的幾家優質電池企業,畢竟是狼多肉少。一方面,不僅僅有傳統企業新能源產品需求,還有很多新創公司不斷進入。另一方面,在擴大產能的同時,其生產工藝、穩定性也會存在問題,是需要時間消化的。
這個供需缺口誰來補?哪一定是眾多新生電池廠。這些廠家,魚龍混雜,技術差異性很大,勢必會加劇電池品質問題。
加上這幾年補貼政策的刺激,讓原本品質不穩、工藝不成熟的電池生產,更是拔苗助長,快速迎合市場增長需求。這些電池企業,哪有時間去搞研究,同時,也不能排除資金問題,很難支撐產品迭代。
所以說,前些年造下的問題,總歸是要暴露出來和償還的。這也就是為什么國家層面的通知照發,事故仍然頻出不可控的原因。
另一角度,為什么說松下、三星、還有國內個別企業電芯產品相對穩定呢,這個不需要解釋,地球人都知道。
所以說,眾多電池廠的現狀,也體現了國內動力電池品質的現狀。在現狀客觀存的情況下,更需認清真實問題所在,把安全放在第一位。
從源頭做起,事半功倍,但為什么這么難
這確實也是鋰離子電池固有特性所決定。
一方面,鋰離子化學電池,因材料、工藝、環境及成本因素,其最終生產出的產品一致性,存在著差異。這也代表了企業水平。
在最早的國內電池生產年代,電解液和隔膜全部是依賴進口,一些石墨和正極材料及輔材由國內或者是電池廠家配套。近十年,隨著材料技術進步,國內一些配套廠家已能生產同類型產品替代進口,這也達到了降本的目的。但是,不同廠家的原材料質量,還是有不小差異。
從相關實驗得知,當大于5微米顆粒的金屬污染物混入材料中,已經非常容易產生電池內部短路。原材料的品質問題,對于熱失控和安全重要性,不言而喻。
所以說,為了成本,電池廠家所有材料,誰又能保證不出問題呢!
另一方面,在動力電池系統中,所使用電芯數量是非常可觀的。從電芯一致性、穩定性分析,以特斯拉使用圓柱電池為例,僅model3的74KWh配置就使用了4416節21700電芯。
這些年,國內很多廠家跟隨性很強,同樣也在使用18650圓柱電芯。如果說特斯拉主要是考慮成本和能量密度而使用圓柱電芯,結合其過硬的成組焊接技術、良好的一致性、BMS管理技術,品質是有保證的。但是,對于國內企業,未必能超越特斯拉,其水平能力良莠不濟,很難保證在某個環節不出問題。
另外,還有成本因素。電池作為整車成本中,高占比零件,從管理角度,整車企業俗成的賬期長,勢必會拖累下游電池廠家,一定程度上制約了廠家資金的流動,也制約了科研方面的投入,形成惡性循環,影響電池品質。
更有甚者電池廠家以次充好,繼續供給和配套整車產品,達到降本的目的。
所以說,在退補進程中,成本優勢蕩然無存的情況下,還會加劇這種矛盾。
上述更多是從技術層面一一分析產品品質控制難的現狀,其實市場和政策也是電池品質失控無形推手。
能量密度過度追高,產品迭代時間短,加劇了電池品質問題和熱失控風險
其實,隨著燃燒事故的頻頻發生,人們逐漸認識到,現有電芯技術框架體系下,高能量密度的實現,是以犧牲安全為代價的結果。
所以,就目前來看,整車廠在選用電芯的時候,隨著退補也在退熱。這也就是近期磷酸鐵鋰電池為什么又被很多廠家捧在手上的原因。特別在商用車、客車領域,讓電芯選擇重新回歸理性。主動放緩了對能量密度的過度追求。
電芯品質的控制和提升,離不開產品研究的持續投入
這個環節是電池企業最難的,也是最不易做到的。這段時間,我們以華為的技術引領5G為榮,我們也了解了他們的領先,是上千億的科研經費投入為代價。
這一點,國內多數電池廠家做不到。這也是最終形成供應鏈寡頭的原因之一,更多的電池廠家將會因品質問題丟失市場而出局。
所以說,在退補后時代,很多人會認為就是成本的比拼,從短期效應,成本因素確實會讓降本立桿見影;但從長遠可持續性發展來看,技術研究帶來的品質提升和迭代,才是根本所在。
其實,換個角度看,技術水平的高低,也是產品走向國際舞臺的核心因素。
制約新能源推廣,安全因素才是羈絆
隨著我國開放程度的深入,以“廉價”博得客戶的思維正在成為過去。新能源的發展也不例外,也歷過短暫廉價取勝的快感,但好景并不太長。
這些年,靠補貼實現的廉價;依托政策開拓的市場,某種意義上,掩蓋了新能獨立發展的一些問題。所以說,才有補貼是把雙刃劍的觀點。如果新能源長期發展,首要解決的還是安全問題。
小結
熱失控導致的燃燒事故,已經引起企業高度重視,加大技術研究投入。在系統集成方面,從隔熱、隔火硬件設計,到傳感技術、策略優化,都有長足進步,也是解決熱失控突破口。但這僅僅是從“防堵”上面做文章,我覺得這還遠遠不夠,更需要從源頭“電芯”環節入手,才能完整的做到“讓熱失控變得可控”,對于國內產品來講,我覺得,這才是正確方向。
下一篇:如何判斷電動車控制器故障?