王子冬根據事故分析發現,現在遇到的大部分引發事故的原因,并沒有發現是外面來的誘因引發了事故,而是“家賊”,是電池內部出現的問題引發了電池熱失控,而非外部原因。

中國汽車動力電池產業創新聯盟副秘書長王子冬

中國汽車動力電池產業創新聯盟副秘書長王子冬

國家將新能源產業作為一個戰略性發展方向已不容置疑,但問題在于我們如何做好這件事?當新能源汽車Pk傳統汽車時,大家都會提到一個問題——成本,這是為什么?我們應該認真思考這個問題,我們到底需要什么樣的電動車?電動車的安全性如何保證?

在9月20舉辦的"2019(第七屆)汽車與環境創新論壇"上,中國汽車動力電池產業創新聯盟副秘書長王子冬針對上述問題進行深入思考和分析,主要內容如下。

為何總提電動汽車成本?

·不具備顛覆性

新能源汽車的財政補貼的落地和發展,我是全程陪著它走過來的,包括從最開始的爭取到后來的實施發放我都參與了,很多企業老說補貼發放的慢,但是現在作為最早支持這件事情,跟著萬部長他們去推動這件事情的人,我現在反而希望這個補貼趕緊沒有,因為補貼產生了一定的副作用。

如何能形成真正的市場剛性需求?有幾個案例值得我們思考,第一個案例,電動叉車,政府沒有給補貼,它比燃油叉車還貴,結果淘汰了燃油叉車;再想一個案例,電動自行車和自行車的PK,電動自行車每年三千多萬輛的銷售量,已經持續好多年了,政府也沒有給補貼,電動自行車的成本是自行車成本的40倍,結果占領了市場50%的份額;第三個案例,蘋果手機,剛才很多專家一談電動汽車就說要有500公里的行駛里程。蘋果手機當年顛覆其它品牌手機的時候,待機只有一天的時間,它卻淘汰了能夠待機二十多天的手機,這是為什么?如果大家都在意待機時間長短的話,這樣的結果是沒有道理!而且是用高于原來傳統手機4-6倍的價格,也是固定電話價格的60-100倍,這怎么解釋?

這是因為這些顛覆性的產品有很多吸引人的優點掩蓋了它的不足,讓用戶不太在意他們的不足。而我們現在的電動汽車與傳統燃油車有什么特別明顯的優點嗎?沒有!我認為我們現在做的電動汽車不具備能夠顛覆傳統燃油車的任何優勢,智能化、網聯化,在傳統燃油車上也能應用。

我們需要什么樣的電動車?

·多元化的動力總成

今天,我們應該好好想想電動汽車應該是什么樣的?我非常贊同剛才豐田渡邊先生的觀點,我在很多會上也說過我們一定要認真思考豐田的新能源汽車戰略分析,剛才他說了很多,其中,他提到一個汽車和動力總成的選擇,并非是由環保法規和整車企業去決定的,而是由用戶和市場需求來決定的!

車輛的總成應該是多元化的,剛才渡邊先生特別談到這個問題,我也覺得我們現在動力總成太單一了。在2000年啟動國家863電動汽車重大專項的時候,是有混合動力的,后來在后續調整技術路線時把它歸到節能領域了,就留了一個純電動的技術路線,后來發現靠動力電池這條路問題比較多,于是乎去年就又提出想重點去發展燃料電池這個技術路線,其實燃料電池也有許多技術難題要解決。我們要做正在能夠節能減排的動力系統,多元化發展,而不應該只關注某一種技術路線。

我做了二十年的動力電池測試中心主任,實際上動力電池這些年沒有太多的進步。我們去看日本的專利和國際上的鋰電池專利,三元材料電池(包括811、523、622)很早就有,不是今天才發明的。那為什么當初不拿出來使用呢?因為這樣的電池安全性測試通不過。我們今天把它當成一個好東西說我們進步了,我們真的在材料創新上沒有什么進步。我們以前就知道811三元電池的能量密度一定高,但是在安全問題沒有解決的情況下誰敢用?我們現在來看鋰電池的幾個主要材料中隔膜、電解液、正極負極有什么突破和重大改進嗎?沒有。

我們在干什么?我們在做減法,電池的隔膜在減薄,銅箔、鋁箔在減薄,電池模塊里的溫度傳感器在減少。所以在這樣的情況下我們發展新能源汽車是一個非常危險的事情,這個問題我希望大家真的要好好思考一下。

·真正節能減排

所以我們選擇什么樣的動力總成?節能減排是我們的初衷,這是國家做這個重大專項決定時的一個最初的想法。所以應該看哪種動力總成驅動方式最節能,最減排,我們就去做什么。我們要評價從油井到車輪,以及全壽命周期內的節能減排效果。我們不能只看它在使用中不排放,我們就認為它是零排放,要從生產過程中、使用過程中、回收過程中的節能減排效果去全面評價。

我們在推純電動路線的時候,我們要思考:動力電池的生產能耗怎么樣?動力電池回收時的能耗怎么樣?如何能夠真正把二氧化碳降下來?我們到底應該做一個什么樣的電動車?是不是應該做走五百公里的電動汽車?五百公里的電動汽車能耗怎么降的下來?電動汽車背著這么重的電池組跑,怎么可能節能?用戶會買這種的電動汽車嗎?政府會希望是這樣的結果嗎?

剛才豐田給出了一個非常好的二氧化碳排放量計算方式,要從生產、使用、回收全生命周期來看二氧化碳到底排了多少?從豐田給出的那個比較可以看出來,純電動汽車并不占優勢,而那個純電動汽車還不是長續航里程的純電動汽車,如果是長續航里程的純電動汽車,動力電池生產和回收過程中的二氧化碳排放就更高了。

·綜合平衡成本、安全、能量密度

我們老在討論成本、安全、能量密度的平衡,這是一個不能回避的問題。在安全占優勢的場合大家就不太敢用三元材料電池,所以電動大客車就很少有用三元材料的電池。大客車的電池組要過強檢,必須做熱失控試驗,三元材料的電池過不去,所以在電動大客車上就不能用三元材料電池。但是乘用車的電池組卻不做這項熱失控試驗,因為通不過。國內有些企業為了能使用三元材料電池,甚至去努力做工作修改標準,把以前要求很高的標準降低了。企業這么做是對用戶的極度不負責任。

盲目的追求能量密度能追到什么程度?天花板有多高?特別是在能量密度提高以后,電池組其它不能變的那部分零部件的重量變的突出了。

我們現在一談到能量密度,電池企業首先想到的是軟包電池,因為軟包裝大容量單芯電池的能量密度高,但是軟包電池成組率上不去。所以我一直在說,電池企業和整車企業在談能量密度時不在一個頻道上,一個在說單體能量密度,一個在說系統的能量密度。

整車企業其實追求的是安全性和可靠性,系統的能量密度是其次,在保障安全性和可靠性的情況下,去追求能量密度沒有錯。但是現在是不提安全性,不提可靠性,單提能量密度的話這就不對了。所以評價東西要從多個緯度上同時去考慮,最后求得平衡。

新能源車為何故障頻發?

·“家賊”難防

今年,國內新能源汽車出了好多事故,我們應該承認電動車的動力電池是一個危險體,現在想讓它完全不著火是不現實的。

現在很多企業在做BMS,然而在電動車出事的時候,這個BMS并沒有幫助我們解決安全預警問題。那是我們的BMS做錯了嗎?沒有。那問題出在了哪兒?我根據事故分析發現,我們現在遇到的大部分引發事故的原因,并沒有發現是外面來的誘因引發了事故,而是“家賊”,是電池內部出現的問題引發了電池熱失控,而非外部原因。

我們不能單純的去看電池安全不安全,我們應該重新審視新能源汽車怎么解決安全問題,它的安全問題絕不僅僅是電池的問題。

我們現在看,因為要走五百公里,所以我們電池的電量就要多帶,其實這是個錯誤的理解。國家財政補貼政策里面的Ekg,意在扶強扶優,怎么體現強和優?就是在電池電量不增加的情況下,去做車身輕量化,去做電機的節能技術,而不是為了提高行駛里程加大電池組的帶電量。但是現在很多企業就在拼命增加電池組的帶電量,40kWh的帶電量走300公里,那就帶60kWh的電量走400公里,這就帶來了一系列問題。因為你多帶電池,因為布置電池系統的空間有限,就需要提高能量密度,而提高能量密度遇到了電池材料沒有什么進步,只能拼命壓榨所有材料的極限潛力,犧牲安全性和壽命就成為了必然。

所以在提高能量密度的同時,我們發現電動汽車越來越危險,今年出事的這些電池還是去年提出的能量密度指標,而今年提高了指標之后明年事故還會更多。

安全性能如何改進?

·多層結構的安全保護措施

電池的安全性我們沒法回避,這是鋰電池的特性,所有的東西都在一個盒里面,火源、易燃物、助燃劑,這是一件很可怕的事,安全風險非常大,需要我們特別關注這一點。

我們在設計的時候要從單體到模塊、再到電池組有多層結構的安全保護措施。在新能源汽車起火原因未明的情況下,安全問題的研究工作更應該得到重視。

目前的BMS有點事后諸葛亮,這些著火事件他們沒有能夠及時預警告知我們,而且在調查事故原因的時候,經常找不到什么有價值的數據。

到今天為止,大家在分析電動車著火的時候,沒有人能說清楚到底是什么問題?因為燒完了之后破壞了事故現場,找不到有價值的數據,使我們很難找到事故原因,在這種情況下推廣電動汽車我們真的是應該慎重。

動力電池失效分幾個層面,有功能性失效,安全性失效,以及單體電芯失效,模塊失效,還有系統失效。系統失效我們遇到的比較多,因為傳統汽車生產企業以前很少接觸這種高電壓的結構,現在突然接觸了,出現了很多新的不理解,或者需要重新認識的東西。

為了解決安全性問題,需要在材料的匹配、電池模塊的結構、電池系統集成、以及充電方法等方面進行改進,確實需要解決的問題比較多。其中關于梯級利用這件事情就遇到了非常大的障礙,理論上梯級利用是可以的,但是真正利用的時候卻找不到商業模式。

我們任重而道遠,讓我們大家一起靜下心來,共同努力,一定能夠解決好安全性這個難題!

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