電動汽車續航里程“大躍進”,為什麼自燃事件越來越頻繁了

科技有溫度。

文 | 王安憶 貢曉麗

純電動汽車需要多少續航里程,才能緩解人們的里程焦慮?

這其實取決於廠商的態度。2015年,他們給出的答案是150km,2017年則成了300km,2018年進一步增加到400km,而到了2019年,500km續航里程,已成為主流廠商車型的標配。

最近,小鵬G3高續航版本將續航里程提升到了520km,稍早發佈的蔚來ES6高續航版本,續航里程也達到510km,而威馬有3款車型續航里程均突破了500km。而北汽新能源EX3、廣汽新能源Aion S、比亞迪秦Pro EV600與唐EV等車型,官宣工況續航里程都突破了500km。

續航里程“大躍進”的同時,自燃事故正在高頻發生:4月21日晚,上海一輛特斯拉電動車在地庫中突然自燃;4月22日,西安蔚來授權服務中心一輛正在維修中的ES8發生燃燒;7月5日,武漢一輛吉利帝豪電動汽車在充電時發生自燃……

電動汽車續航里程“大躍進”,為什麼自燃事件越來越頻繁了

上海特斯拉自燃事故

據不完全統計,2019年上半年,中國電動車自燃事故已經超過10起,涉事品牌囊括了特斯拉、比亞迪、吉利、蔚來、東風等主流廠商品牌。其中蔚來4起,特斯拉4起,而特斯拉是高續航電動車鼻祖,蔚來也在提升電動車續航里程方面不斷髮力。

這不禁讓人懷疑,電動汽車的續航里程越高,是否安全係數就越低?續航里程“大躍進”的背後,是不是一場打破平衡的“賭博”?

續航里程看齊補貼政策

純電動汽車的續航里程,取決於電池能量密度,因而電池能量密度相關指標,是衡量電池技術乃至純電動汽車技術的核心指標。

在我國,新能源汽車補貼標準與續航里程、電池能量密度直接掛鉤,而廠商則根據補貼標準的不斷提高,用最經濟的方式逐步提升續航里程。

2019年,新能源汽車補貼政策規定,純電動乘用車工況法續駛里程不得低於250km,其中400km以下補貼1.8萬,超過400km則補貼2.5萬元。

此外,補貼還對純電動電池能量密度和能耗係數進行了系統的規定。其中電池能量密度以125Wh/kg為門檻,125-140Wh/kg的車型按0.8倍補貼,140-160Wh/kg的車型按0.9倍補貼,160Wh/kg及以上的車型按1倍補貼。

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以小鵬G3為例,升級前續航里程為350km,電池能量密度為143Wh/kg,按照2018年補貼標準,里程補貼4.5萬,電池系統能量密度調整係數1.1,能耗調整係數為1,總共能拿到補貼4.5x1.1x1=4.95萬元。

按照2019年的新補貼政策,小鵬同款車型只能拿到補貼1.8x0.9x0.8=1.296萬元。而續航里程升級後的小鵬G3 520,電池能量密度達到180 Wh/kg,則可以拿到補貼2.5x1x0.8=2萬元。

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2020款小鵬G3 520

電池能量密度越高,電動車續航里程越遠,能拿到更高的新能源補貼,因此這一輪續航里程“大躍進”,可以看做是對新能源補貼政策調整的一次迴應。

明星電池難掩寧德時代隱憂

眾多廠商集中升級續航里程的背後,都有一個共同的身影——國內動力電池巨頭寧德時代。

比如小鵬G3 520,就是將之前的比克圓柱電池,替換成了寧德時代第一代NCM811電池,從而將電池能力密度從143Wh/kg提高到180 Wh/kg。

NCM811電池是一種三元鋰電池,NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料組合而成,後面的數字811代表鎳鈷錳的比例為8:1:1。

目前,寧德時代的第一代NCM811電池已經接到多家車企訂單。近來上市的廣汽Aion S、幾何A、蔚來ES6等明星車型均採用這款電池,就連寶馬X1插電式混合動力里程升級版同樣採用這款電池。

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寶馬X1插電式混合動力里程升級版

不過,就在這些汽車廠商摩拳擦掌,向更高續航里程挺進的當下,不斷髮生的自燃事故,卻給寧德時代動力電池的發展前景蒙上了一層陰影。

今年發生數起自燃事故的蔚來ES8以及吉利帝豪EV電動車,全部都採用了寧德時代的電池(非NCM811電池)。

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吉利帝豪起火

蔚來更是在兩個月內發生三次自燃起火事件後,向國家市場監管總局備案召回4803輛ES8。緊接著,蔚來ES8電池系統供應商寧德時代發聲,表示將積極配合蔚來汽車本次的召回工作。

不過,蔚來和寧德時代也在聲明中互相指責,同時“甩鍋”,蔚來汽車認為是電池模組的問題,寧德時代則認為是汽車設計問題。

隨著NCM811電池被越來越多的車企安裝在電動車上,寧德時代的麻煩也許才剛剛開始。

高鎳三元鋰電池風險加大

在進化到固態電池之前,先走鎳鈷錳NCM路線,而且不斷提高鎳的比例,這是國內業界的共識。

與現在市面上常見的NCM523電池和NCM622電池相比,寧德時代的NCM811電池大幅提高了鎳的比例,同時降低鈷的比例,而隨著鎳含量的升高,三元正極材料的比容量逐漸升高,電池能量密度也隨之提高。

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寧德時代電池

日前,寧德時代研發團隊宣佈已開發出電池能量密度高達304Wh/kg的電池樣品,這樣的性能已經和特斯拉Model 3搭載的松下NCA(鎳鈷鋁)三元鋰電池不相上下。

然而,高鎳三元鋰電池的問題在於,鎳的比例越高,正極材料的熱穩定性就越差。在遇到高溫、外力衝擊等情況時,高鎳三元鋰電池會存在安全隱患。

對此,我們採訪了中國工程院院士楊裕生。他表示,我國新能源汽車產業取得今天的體量,與政府在新能源汽車產業發展過程中給予的高額補貼政策密切關聯。尤其是補貼標準與動力電池能量密度掛鉤,直接誘使動力電池企業加大高能量密度動力電池產品的研發力度。

“企業為獲得補貼,在產品研發中把能量密度放在首要位置。”楊裕生院士說,“為提高能量密度,三元電池正極材料體系正在由111、523向622、811材料體系邁進,通過增加鎳含量以提高電壓,但是隨之而來的就是熱失控風險加大,電池安全性風險不斷增大。

楊裕生院士認為,從政策方面,應將保障電動汽車的安全性放在第一位。

固態電池或成終極方案

要在滿足長續航里程的同時,兼顧輕量化、高性價比和高安全性目標,中國科學院院士歐陽明高認為還是要看固態電池。

固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。其固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液,高溫下表現良好,安全性更高,也會大大降低電動車自燃的概率。

不過,歐陽明高院士坦承,真正意義上的全固態鋰電池技術,現在仍然是不成熟的。“全固態鋰電池的固態界面接觸性是重要的技術難點,也就是電解質與電極之間形成高電阻界面問題,還存在技術不確定性,未來還需要較長時間的科研攻關。”

此外,就儲能性能來說,全固態鋰電池並非完美無缺,其最大的一個缺點就是高倍率放電性能極差,原因就是鋰離子的固態擴散速度比在溶液裡擴散慢得多。

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萬向一二三

不久前,在美國加利福尼亞州舉行的先進汽車電池論壇(AABC)上,萬向一二三和Ionic Materials公司宣佈,通過聯合開發協議開發了行業第一種創新性方法來製造全固態電池,這種電池具有高能量密度、高安全且不使用易燃液體電解質的特性,有望在2022年推向市場。

目前,關於這項技術的更多細節並未披露,不過考慮到Ionic Materials這家公司的融資背景包括現代汽車、三星電子和戴森等知名企業,這項技術的可信性較強。

事實上,目前包括韓國三星、寧德時代、日本豐田在內的眾多電池和汽車廠商,都加大了固態電池研發投入,目前已有部分電池進入測試階段。

一旦全固態電池技術成熟,純電動汽車也許就要開啟一個盛世了。

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