鋰電池,新能源汽車巨頭們的絆腳石誰在為消費者的安全買單

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《撩車》是創業邦旗下的汽車欄目,我們將以全新的內容形式,帶你“撩”動全球汽車產業的新機會。

“夏天擔心自燃,冬天擔憂續航”。

一位新能源汽車車主向邦哥吐槽,去年買車的他,剛從冬季續航衰減的焦慮中緩過神來,現在又要面臨夏季因温度升高而帶來的自燃風險。

但他的顧慮並不是多餘,近日深圳市區一起車禍引發熱議。

5月26日,深圳交警通報,深圳市福田區發生了一起兩台車輛追尾交通事故,導致追尾的電動貨車着火。從網友發佈的視頻中可以看到,電動車內還有一名被困司機在車裏揮手。最終,事故造成該電動貨車駕駛人當場死亡。

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5月26日深圳電動貨車事故現場(來源:網絡)

然而就在這兩天,國內電池行業的兩家“龍頭企業”,比亞迪和寧德時代,卻在因為小小一根“針”,發文“隔空互懟”。

螳螂捕蟬黃雀在後,在“混戰”的背景下,外資動力電池企業在“政策保護”解禁後全力火開。中國新能源汽車行業裏充斥着濃厚的火煙味,似乎一點就“燃”。

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新能源汽車為何這麼“火”

説來也巧,就在深圳電動貨車自燃前一天。5月25日,工業和信息化部部長苗圩在“部長通道”上表示,“我們會高度關注新能源汽車發展,使其有一個更好的使用環境,讓更多的消費者願意選擇新能源汽車。”

這兩年,新能源汽車確實給人一種“扶不起的阿斗”般的感覺。暫且先不説續航里程打折、充電、軟件死機這些“非致命性”問題,光自燃這一大硬傷就足夠擊垮整個企業的聲譽。

公開數據顯示,進入5月後,國內已發生6起電動汽車自燃事故。

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5月8日,理想ONE在長沙街頭冒煙着火,最終導致車輛前機艙嚴重燒損。理想汽車表示,起火原因是前機艙右下部的排氣管前段表面附着了外來異物所造成的起火,該異物為一塊車漆防護墊。

5月18日,一輛正常停放的某品牌電動車在廣州發生自燃,大火波及到旁邊的奧迪。具體自燃原因仍在調查。上述事故都沒有造成人員傷亡。

不幸的是,5月26日深圳的電動貨車追尾事故造成司機當場死亡。從網傳的現場視頻中看到,導致追尾的貨車車頭受損,主駕室有手臂揮舞,但駕駛人員未能逃出,大火隨後將車輛燒燬。

“近期電動車着火事件較多,這其中並非簡單的三元電池容易着火,能量密度高導致着火問題大,而是產品自身的設計問題的隱患較多,尤其是物流車的技術標準低,但成本壓力大,導致着火等問題較多。”

乘聯會秘書長崔東樹向創業邦表示,目前着火的問題因為夏天的天氣熱,電池放熱失控問題突出、而一些老舊車型設計散熱性能不達標、以及各種原因引發的短路、外力撞擊等,都導致電動車的着火風險較大。

目前,電動車動力電池類型主要為兩種,三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。

三元鋰電池,單體能量密度高,可實現高續航里程,但穩定性較差。磷酸鐵鋰電池,單體能量密度低,續航能力較差,但穩定性高、壽命長。

換而言之,“脾氣更好”的磷酸鐵鋰電池,需要在“能量密度”上下功夫才能和三元鋰電池,比拼續航和性能。而三元鋰電池雖然化學特性先天“火爆”,但高續航備受車企的青睞。

一方面,政策是高續航背後的推手。在2018年和2019年裏,新能源補貼政策連對續航里程、電池能量密度以及能耗水平的門檻在不斷提高。在2019年政策中,對低於250公里續航的產品直接取消了補貼。

另一方面,高續航里程成為消費的首要買車標準。據最近羊城晚報的調研顯示,有高達66%的人關注續航里程,並且有87%的人存在續航焦慮。

正是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池的路線之爭,引爆了國內兩家巨頭的正面對戰。

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兩大中國巨頭互掐

到底誰的電池更安全?

在國內,三元鋰電池代表企業為寧德時代,而比亞迪是磷酸鐵鋰電池的代表企業,它們也是目前國內動力電池市場公認的兩個“大哥”。

在過去幾年裏,比亞迪一直只給自家品牌車型供電池,憑藉銷量的幫助,輕鬆佔據着磷酸鐵鋰的高市場份額。而寧德時代憑藉着高續航三元鋰電池,在政策紅利期不斷拓展大客户,蛋糕也越切越大。

市場之爭,成為了雙方明爭暗鬥的一條導火線。

研究機構EVTank最新的數據顯示,2017年,國內磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的裝機量佔比分別是49.61%和44.69%,兩種路線平起平坐。

而今年1-4月,比亞迪的單兵作戰顯得有些吃力,在國內三元鋰電池裝機量佔比升至72.87%,而磷酸鐵鋰電池的裝機量跌至22.93%。

點燃導火索的事件,是今年3月29日的比亞迪刀片電池發佈會。

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自燃頻發,比亞迪打出來“安全”這張王牌。

那場發佈會上,比亞迪不但喊出“出鞘,安天下”的主題詞,而且拋出諸多狠話——“將把自燃這個詞從新能源汽車的字典中徹底抹掉”、“改變行業對三元電池的依賴,將動力電池的技術路線迴歸正道”、“重新定義新能源汽車的安全標準”。

重頭戲,是比亞迪展示的一段不同動力電池電芯的針刺測試對照視頻,針刺是模擬的電池的內部短路——測試中,三元鋰電池在鋼針刺入後迅速冒煙、劇烈燃燒,表面温度超過500℃。而比亞迪的刀片電池無明火、無煙,表面温度只有30-60℃。

很明顯是在向外界傳達一種聲音:刀片電池比三元鋰電池更安全。

於是,作為國內三元鋰電池的主要供貨商寧德時代坐不住了。

第一回合:口水戰。

5月11日下午,寧德時代舉行了2019年業績網上説明會。有投資者問,比亞迪説自己的刀片電池天下無敵,是不是碾壓了咱們寧德時代的電池?

當時,寧德時代董事長曾毓羣就回答:“刀片電池是寧德時代2016年量產的CTP結構創新概念中的一種,我們已經選擇並量產CTP結構創新裏最優的幾種,比如CTP-0、CTP-1、CTP-2。”

他後來更是直言:“電池的安全和電池的濫用測試是兩回事,但有些人把濫用測試的通過等同於電池的安全。

5月11日當天晚上,比亞迪汽車銷售公司副總經理李雲飛發表微博隔空回懟:“不服?!那也來扎一下吧!針刺是難度最大的,堪比登珠峯!珠峯都登得了,其他峯肯定都登遍了!”

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第二回合:上才藝。

本以為這件事就不了了之了,一位微博網友小魚鋰電發佈了一段針對寧德時代811三元鋰電池單體的針刺測試。從試驗視頻可見,鋼針刺入後電池單體瞬間起火燃燒,併發出巨大的爆炸聲。

隨後,寧德時代公佈了兩段官方來源的針刺測試視頻以證“清白”,有網友甚至吐槽,“只要臉皮厚,鋼針都扎不破。”之後,比亞迪均予以回應。在社交媒體的推波助瀾之下,雙方的戰火愈演愈烈。

第三回合:科普戰。

5月25日,寧德時代甚至動用官方微信發佈《關於動力電池標準的一些認識》,就備受外界關注的電池針刺測試再度回應。

回應中,寧德時代重申:單體針刺測試作為獨立項目,在該標準中被正式取消,僅作為單體熱失控的觸發條件,要求電池單體發生熱失控後,電池系統在5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。

簡單而言就是説:我們參與制定了標準,我們認為針刺是否通過已不重要。關鍵要看單體熱失控後,系統是否可以控制熱失控的蔓延,為各類電池的安全應用設定了基本門檻。

對於此事,乘聯會秘書長崔東樹也向創業邦表示:“國家應該提升標準,而不是簡單的降指標降測試方法。

比亞迪股份副總裁、弗迪電池董事長何龍,也曾公開表達類似觀點:“因為大家轉向三元電池了,三元電池過不了這個測試,那麼我們國家就把它從強制標準裏把它拿掉了。”

中國科學院院士歐陽明高也曾表示,“不管法規怎麼變,它(針刺測試)都是我們進行電池產品開發、電池性能檢驗的一個非常重要的手段。”

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其實三元鋰電池在事故概率來看上並不佔優。

去年,新能源汽車國家大數據聯盟的報告顯示,從5月以來,國家監管平台發現新能源汽車安全事故79起,涉及車輛96輛。

其中,86%的事故車輛使用三元鋰離子電池。7%的事故車輛使用磷酸鐵鋰電池、7%的事故車輛電池類型不確定。也就是説,在這份統計裏,三元鋰與磷酸鐵鋰兩種事故車輛的比值大約為12:1。

另外,中國工程院院士楊裕生也發表了自己的看法:目前來看,高鎳三元(三元鋰電池的一種)等高能電池不應是發展重點,全固態電池能否成功有不確定性,磷酸鐵鋰電池應該是主力,要不斷提高性價比。

實際上,因為自燃事故頻發,政府部門也在出手。

5月12日,工業和信息化部組織制定的(GB18384-2020《電動汽車安全要求》、GB38032-2020《電動客車安全要求》和GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》)三項強制性國家標準由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批准發佈,將於2021年1月1日起開始實施。

其中,《電動汽車用動力蓄電池安全要求》在優化電池單體、模組安全要求的同時,重點強化了電池系統熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全要求,試驗項目涵蓋系統熱擴散、外部火燒、機械衝擊、模擬碰撞、濕熱循環、振動泡水、外部短路、過温過充等。

但是一旦發生乘員暈厥在車內、車體變形導致乘員無法撤離等情況,5分鐘內電池系統不起火不爆炸是否可行,仍需驗證。

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狼來了!

特斯拉們在背後笑

可以肯定的是,政府部門中國動力電池行業有着不可磨滅的功勞。

早在2015年,工信部制定的《規範條件》指出,只有在售新能源車型搭載了符合條件,並且進入“白名單”目錄的動力電池,才能享受新能源汽車補貼。

這直接將外資的LG化學、韓國三星等一眾國際動力電池巨頭拒之中國市場之外,而國內共有57家電池企業進入“白名單”,寧德時代、國能高軒等一票國內電池廠商迎來最佳成長機會。

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LG化學生產的軟包電池(圖源:官網)

很快狼就來了,第一季度,全球動力電池格局驟變,寧德時代失去三連冠,掉至第三。相反,日韓趁勢藉助老牌車企的合作,以及特斯拉的銷量暴增實現市場佔有率的反超,其中LG化學拿下第一,松下第二。

但是,一個健康的市場生態環境中總需要一兩隻“狼”。

2019年6月21日,工信部發布公告稱,決定廢止《汽車動力蓄電池行業規範條件》(簡稱規範條件)。解封后,日韓巨頭藉助傳統車企轉型新能源汽車的契機大肆進軍中國市場。

去年6月,LG化學與吉利汽車成立合資公司;去年8月,韓國SK宣佈將在常州建立動力電池廠;今年2月,松下與豐田汽車宣佈組建合資公司,專門生產電動汽車所使用的方形鋰電池,並表示新公司有近一半的員工部署在中國。

據不完全統計,僅松下、SK、LG化學、三星SDI四家企業,去年在華投資總額已近500億元。

此外,外資品牌的成本優勢在中國市場也將得到釋放

據國際投資分析機構瑞銀髮布的成本報告,以21700型圓柱形鋰離子電池為例,松下、LG化學、三星SDI、寧德時代的成本分別是111美元/kWh、148美元/kWh、150美元/kWh、150美元/kWh。

值得一提的是,關乎電池安全的核心零部件被“卡脖子”。

鋰離子電池,由正極材料、負極材料、隔膜、電解液四個主要部分組成。而作為四大材料之一的隔膜,其核心技術一直掌握在美日韓等公司手上。

2016年之前,全球鋰離子電池隔膜市場上,只有美國、日本、韓國等少數幾個國家擁有行業領先的生產技術和相應的規模化產業。2014年,日美韓的五家企業,佔據了全球隔膜市場超過70%的份額。

“十多年前中國鋰電池隔膜市場可謂‘一膜難求’,產品全部依賴進口。”

深圳市星源材質科技股份有限公司董事長陳董如是説道。星源材質方面宣傳其公司是中國率先實現幹法單拉隔膜製備技術的企業,同時它還是比亞迪“刀片電池”的主要供應商,為其電池安全性作出了貢獻。

後來,和星源材質一樣,在瞄上這個毛利率高達近50%的供應商上游材料的賽道後,國內有不少企業加入到隔膜的研製與開發的行列。但一位紐約大學化學系學者向邦哥透露,目前中國企業能造出高安全級別隔膜材料的並不多。

實際上,隔膜的安全性直接關係到新能源汽車的安全。

作為電池隔膜的材料,必須具有良好的物理性能,如對電解液良好的浸潤性以及吸液保濕能力,合適的孔徑孔隙率以保證低電阻和優良的離子電導率;足夠的力學性能,包括刺穿強度,拉伸強度,防止鋰枝晶,極片毛刺刺穿隔膜造成短路;優異的熱穩定性和自動關斷保護性能,否則會引起短路,引發電池熱失控。

寫在最後

“沒有比人更高的山,沒有比腳更遠的路,只要靈魂不屈,就一定會走出一條康莊大道。”這是王傳福常掛在口邊的名言。

我們相信,在跨越“電池安全”這座大山之後,是新能源汽車行業的一片“綠洲”。

文:大濕兄

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