鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年09月14日
電動汽車使用的三元電池,被工程院院士炮轟不安全
9月4日,中國工程院院士楊裕生在《中國汽車網》發表了一篇署名文章,提出應重視磷酸鐵鋰電池發展。
他旗幟鮮明地指出:
近些年在我國電動汽車行業出現了一陣“人造三元風”,而安裝三元電池的電動汽車安全性更受威脅,事故頻發。
在電池領域依靠磷酸鐵鋰技術崛起的比亞迪,最終沒有拗過寧德時代在三元電池技術路線上的“蒙眼狂奔”,也殺入了三元技術路線。
2017年底,比亞迪宣布,從今年開始,旗下所有新能源乘用車將換裝三元電池。但是大巴和E6暫時還會繼續使用磷酸鐵鋰電池。
一
三元鋰電池怎么火起來的?
2014年,搭載三元鋰電池、續航里程接近400公里的特斯拉正式賣到了中國,不僅引起了中國消費者的騷動,也刺激中國電動汽車和動力電池廠商的神經。
這讓寧德時代的曾毓群看到了曙光。
在此之前,2005年,比亞迪第一款磷酸鐵鋰動力電池面世以后,在行業老大的位置上坐了許多年。
如果沒有政策的變化和寧德時代的殺入,王傳福的比亞迪在這條技術路線上可能還會繼續收割著福利。
在創辦ATL十二年,并將ATL做成全球最大的聚合物電池供應商之后,中科院物理研究所博士曾毓群開始二次創業,2011年將ATL的汽車動力部門剝離出來,在福建寧德成立CATL,就是寧德時代新能源,主攻動力電池。
與比亞迪一直堅守磷酸鐵鋰技術路線不同,曾毓群選擇了“磷酸鐵鋰”和“三元材料”兩種技術路線同步進行。
但是三元材料動力電池,因為安全問題,一直被詬病。
特斯拉進入中國的二年,科技部公布的一個政策,成為改變三元與磷酸鐵鋰之爭的風水嶺。
2015年初,科技部發布的《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200Wh/kg,比2010年提高一倍;2020年達到300Wh/kg,總體水平保持在國際前三名以內”的具體目標。
但是,當時國內市場即使是質量較好的磷酸鐵鋰電池模塊,距離200Wh/kg這一指標仍普遍較遠,而三元鋰電池因為能量密度大的特性,競爭優勢開始凸顯出來。
2015年同期,工信部還發布了一個政策規定,在物流車這塊電子包的整包質量不能超過整車質量的25%。據此,三元電池在輕量化方面的優勢,再次凸顯。
那以后,“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,在行業內流傳開來。
2015年,國內動力電池出貨達15.7Gwh,三元動力電池占比達到了27%。
二
2016年那場風波
好景不長。
2015年12月,由香港生產力促進局研發,并交由內地制造的首輛“香港品牌”、采用三元材料動力電池的電動巴士突然著火,火勢猛烈,全車瞬間陷于火海冒出濃烈黑煙并伴有爆炸聲響。
一個月后,相關部門向工信部遞交了“關于暫緩在電動商用車上使用三元材料動力鋰離子電池建議的函”,認為:三元材料動力鋰離子電池與磷酸鐵鋰動力鋰離子電池相比,存在較大的安全風險,而商用車(尤其是商用客車)乘員較多,一旦發生事故,可能帶來嚴重后果。
2016年1月底,國家工信部裝備產業司司長張相木在中國電動汽車百人會上表示:
在現行安全標準體系下,出于安全問題,在對三元鋰電池客車的風險評估完成之前,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。
這場風波,對于三元動力電池企業構成了沉重的打擊。
2016年,我國動力電池出貨高達28Gwh,但是三元動力電池只有6.3Gwh,占比下降到了22%。
三
比亞迪與寧德時代之爭
2016年政策公布之后,引發了三元電池企業強烈反對。
楊裕生說:
在強大的三元“隊伍”的強烈呼吁下,工信部最終不得不作出妥協,同意乘員少的乘用車可用三元鋰離子電池。
工信部宣布,自2017年1月1日起,在補交第三方檢測報告后,三元鋰電池客車在通過熱失控試驗和熱失控擴展試驗測試的前提下,也可申請推薦《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》。
這一紙文件,最終成就了曾毓群的寧德時代,現在寧德時代的市值高達1400億元。
瓦叔想說的是:
難道坐在乘用車內的生命不是生命嗎?
與此同時,那年,新能源車騙補事件曝出,客車市場成為重災區。受此影響,2017年新能源客車行業受到重挫,年銷量較2016年下降了2萬余輛,客車用動力電池需求也因此下降,比亞迪不幸躺槍。
政府對三元電池的解綁和騙補事件的發酵,讓比亞迪動力電池深受打擊。
2016年,寧德時代的動力電池出貨量還只有6.72GWh,全球排名上在松下與比亞迪之后,位列第三。但是2017年,寧德時代的動力電池出貨量增長73%,達到11.8GWh,一舉越過松下、比亞迪,拿下行業全球第一寶座。
因為在三元電池上發力較晚,比亞迪2017年裝機量下落到5.4GWh,在行業整體快速發展的時候,業績不增反降。
進入2018年,曾毓群的寧德時代再次迎來重大政策優勢。
今年2月13日,國家四部委聯合發布《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》,進一步提升了技術門檻,明顯傾向于高能量密度的動力電池產品——乘用車能量密度高于140Wh/g才能拿到1.1倍補貼,105Wh/g以下車型直接無補貼,同時105-120Wh/g僅有0.6倍補貼。同時,2018年補貼政策將客車1.1倍補貼的能量密度要求提升至135Wh/g。
在政策刺激下,今年1-8月,國內動力電池總產量38.52GWh,三元電池占比上升到了52.23%,磷酸鐵鋰電池占比下降到了46.17%。其中8月份三元電池占比更是上升到了63%。
四
三元電池到底安不安全?
在寧德時代和其他廠商巨大的攻勢下,比亞迪不得不殺入三元動力電池領域。
王傳福一出手就是大手筆。今年6月27日,比亞迪年產能24GWh的動力電池工廠在青海西寧南川工業園區正式下線,投產之后將成為全球最大的動力電池工廠。此次投產的動力電池全部為三元鋰電池。
外界認為,這標志著比亞迪在三元鋰電池領域終于邁出了實質性的第一步。
但是在寧德時代、比亞迪等在三元動力電池上“蒙眼狂奔”的同時,楊裕生一直堅持反對大力發展三元動力電池。
楊裕生說,在政府部門倡導電池比能量指標一年更比一年高的情況下,三元材料中鎳鈷錳的組合由安全性尚可的333(各種元素的比例),一步一步地邁向523、622、811。隨著鎳量的增加,在材料比容量提高的同時,電池的熱失控溫度和安全性逐步下降。在另一種鎳鈷鋁三元材料中(特斯拉所用),鎳的份額也占八成,同樣存在類似問題。
今年5月初,美國佛羅里達州發生一起特斯拉ModelS以每小時90英里(約合144公里)的速度撞墻后立即起火事件,車內前排兩人在大火中不幸遇難,坐在后排的一人被甩出車外受傷。
5月10日,在瑞士南部的高速公路上,一輛特斯拉ModelS撞上中央隔離帶,車輛翻轉、起火,一名德國駕駛者被困在車內燒死。一周之內,兩起特斯拉電動汽車起火事故,三人喪生。
對于特斯拉起火事件,楊裕生認為,三元鋰離子電池火勢蔓延太猛,乘用車里的乘員自己來不及逃生,別人也難以救助。
在他的理解中,電動汽車的安全性主要取決于動力電池的安全性。
電池組像汽油箱那樣,是一種含高能物質的部件。鋰離子電池中的電解液是用有機溶劑配制而成,其易燃的程度不亞于汽油。正極的氧化劑和負極的還原劑只隔一層微米級厚的隔膜,內短路則生熱;充放電時,電池內阻也生熱。在達到一定溫度時,正極上的氧化劑可與電解液發生化學反應。大量的化學反應熱會造成熱失控,產生大量氣體,導致氣壓升高、電池破裂,繼而出現車輛燃燒、爆炸情況。
正極的氧化劑不同,電池發生熱失控的溫度也不同。使用熱失控溫度越低的正極材料,電池的安全性越差。特斯拉用的三元鋰離子電池,熱失控溫度不足200℃,尤其是三元材料在達到一定溫度時還會分解釋放出極活潑的初生態氧,即使在沒有外界氧氣供應的情況下,這種電池內部就“完整地具備”燃燒三要素。試想,其安全性能高嗎?這也是三元鋰離子電池起火后,火勢蔓延迅速且難以撲滅的原因。
相比之下,磷酸鐵鋰分子里的氧被牢固地束縛在磷酸根中,很難成為助燃劑,磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度要高得多,其安全性高得多。現在,磷酸鐵鋰單體電池比能量已提升至180Wh/Kg,電池包比能量已達到151Wh/Kg,其功率型電池的性能完全能滿足增程式電動汽車的需求。
對于三元電池安全性問題,寧德時代自己其實也是清楚的。
2016年7月,寧德時代總裁黃世霖在接受《高工電動車網》說:寧德時代定了一個基本的技術路線:儲能和大巴將來主要走磷酸鐵鋰的技術路線,主要是因為安全、成本和產品實用性的考慮;在乘用車領域,包括純電動、混合動力和輕混會走三元的路線。
無論電動汽車使用哪種技術路線的動力電池,楊院士的這句話說出了有所有人的心聲:
對電動汽車來說,不論是商用車還是乘用車,都事關人命,必須把安全性放在第一位,其他問題為之讓路。
下一篇:巴菲特最成功的中國投資?