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动力电池安全研究仍需深入
2015-10-12 13:42  · 来源:中国能源报  · 作者:姚海棠  · 责编:卢奇秀

  “随着国家和地方对电动车支持力度不断增强,产业环境持续改善,我国电动汽车表现抢眼,已成为仅次于美国的第二大产销量和保有量市场。”中国汽车技术研究中心主任赵航在日前举行的电动汽车科技创新国际论坛上指出。

  中国电动汽车百人会理事会执行副理事长欧阳明高则表示,尽管2015年1-8月,我国新能源汽车累计生产12.35万辆,尤其是纯电动车的增长速度非常快,但解决动力电池技术的安全问题仍然任重道远。

  锂电子电池5到10年内达技术极限

  “在迈向高比能量锂离子电池的过程中,目前生产电池的成本逐渐下降,比能量迅速提高,续驶里程也在逐步提升,我国的电动汽车在国际竞争中也已经占有一席之地。但在这一过程中,动力电池的安全性问题将会变得更加突出。”欧阳明高指出。

  他认为,中国电动汽车电池技术的产业基础总体较好,自“十五”期间科技部电动汽车重点专项起步开始推动中国电动汽车动力电池的研发,到“十二五”重点转向三元锂离子电池的研发,2015年我国三元锂离子电池的比能量会达到180瓦时/公斤,估计在今后的5到10年锂离子电池将会达到技术极限。

  与国际相比,中国在电动汽车动力电池方面存在很多问题。一方面,中国先进材料和机理研究较差,电池结构设计技术先进性较低,另一方面,自动化程度较低,精工艺的开发能力也较弱。“以前我们研究电动汽车,认为电池系统只要将单体组合即可,现在才明白电池系统是很复杂的技术。”欧阳明高指出。另外,电池所需的高端材料供给尚不足,一致性、良品率、安全性、可靠性、产品性能不能完全满足市场要求,企业创新能力总体不强,优势产能不足。同时,中国电动汽车动力电池还面临韩国等国外电池企业的挑战。

  据欧阳明高推测,预计到2025年,锂离子电池将会接近性能极限,达到约350瓦时/公斤到400瓦时/公斤。美国能源部对锂离子电池发展现状和趋势判断,电池极限可达到300/公斤到350瓦时/公斤,到2020年至少可以达到约200瓦时/公斤。不过,目前技术攻关的重点是如何解决硅负极的相关问题,来提高电池寿命。

  现在纯电动汽车的成本主要来自于电池,从平衡续航里程与成本考虑的话,预计在2020年之后,续航200到250公里的电动汽车就可以跟燃油车竞争。“但电动汽车的安全性、耐久性、动力性将是三大技术难题,而最核心的则是安全性。”欧阳明高进一步强调。

  而南京金龙客车制造有限公司董事长黄宏生对动力电池的技术问题则提出了不同看法,他认为,尽管动力电池存在能量密度待提高和安全性的问题,但目前已经非常稳定,续航里程也能够解决出行问题,安全问题已经不是最大的瓶颈。

  解决安全问题需借鉴国外经验

  不过,近年来由于电池安全问题导致的电动汽车起火事件频发却是不争的事实,让本来就对电动汽车有疑虑的广大消费者,更是心生抵触。其根源是因为过充、过热、电触发、碰撞等因素都可能会导致动力电池热失控。欧阳明高表示,热失控的原因与电池的选型和热设计不合理,或者外短路导致电池的温度升高,或者电缆的接头松动等有关。可以从电池的设计和管理两方面解决,比如开发防止热失控的材料来阻断热失控的反应等,对于电池管理,可以先预测不同的温度范围来定义安全等级。

  另外,不同的电池其安全等级也大不相同。例如在碰撞发生的情况下,磷酸铁锂的安全性要高于三元锂电子电池,“所以到现在为止,我们仍然坚持在大客车上使用磷酸铁锂电池,暂时还不宜大规模使用三元锂电子电池,尤其是12米大客车。”欧阳明高说。

  欧阳明高还建议,国内电池企业想要在安全问题上取得突破,还应学习研究特斯拉电池的安全设计。“客观地说,特斯拉的电池并不安全,至少单体电池是不安全的。但是,不安全的单体电池能够做到系统安全,是因为特斯拉用了7000多只18650的三元镍钴锂电池,单体不安全的电池组合起来就安全了。这也成为特斯拉安全设计的专利。”

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