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比动力电池安全问题更需要担心的是锂资源短缺

作者:中国储能网新闻中心 来源:每日经济新闻 发布时间:2021-10-02 浏览:

动力电池安全问题一直是新能源汽车产业发展过程中的痛点之一。为解决这一问题,各大车企和电池企业相继推出了“不起火、不爆炸”的动力电池。目前市面上已经有了比亚迪刀片电池、宁德时代811电池、广汽埃安弹匣电池、长城大禹电池等多个产品,自称可以做到“不起火”或者“不爆炸”。

但从技术研发的角度来讲,大多数“不起火、不爆炸”电池的技术仍属于改良性研发。以大禹电池为例,其技术原理是在电池发生热失控时,采取热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却等手段,以保障电池不起火、不爆炸。简而言之,就是在动力电池发生热失控时,将气火流按照设计通道安全疏导出电池包外,类似于增加了一道散热环节。

此前,车企和动力电池企业对出现热失控的电池往往采取防护以及封堵的方式,但由于单个电芯储存的能量很大,如果采用封堵的防护方式,当热量达到一定程度后,极易造成相邻电芯和相邻模组发生热失控。

与之相比,目前像大禹电池等主打“不起火、不爆炸”的电池技术已经进步了不少。但笔者认为,目前“不起火、不爆炸”的电池更多的是结构性创新,相当于给易爆炸的电芯装上了一个灭火器,并不保证100%的安全。因为以目前的技术来看,动力电池做不到绝对的安全。

因而,一些企业将重点放在电池“不起火、不爆炸”上,也多少有些博取关注的成分。根据《电动汽车用动力蓄电池安全要求》等标准,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火、不爆炸,留出逃生时间。若按照这一标准,目前市面上的动力电池已经足够满足要求。

事实上,当前动力电池除了要提升安全性能,更迫切的问题是如何解决日益紧张的锂资源问题。国际能源署预计,2030年全球将有50%的锂资源缺口。而就目前来看,未来5~10年内,仍将是以三元锂和磷酸铁锂为主的锂离子电池的“天下”。这意味着,对锂资源的抢夺将成为关乎车企未来命运的关键。

眼下,锂资源短缺已经提前到来。今年8月底,蜂巢能源董事长兼CEO杨红新在接受采访时表示:“目前动力电池的产能缺口我觉得应该在30%到50%,和不同企业的产品结构有关系。今年、明年、后年,我们甚至预测一直到2025年动力电池产能都将比较紧张。”

供不应求之下,锂电池上游原材料包括碳酸锂、氢氧化锂、电解液等都出现不同程度的价格上涨。如,碳酸锂产品价格持续上涨,最近一段时间更是几乎每天价格都有变化,目前价格已经接近19万元/吨,近一个月涨了50%以上,相比年初每吨5.7万元左右的价格,涨幅已经高达233%。“一货难求”成为了当前锂电池企业原材料采购的现状,很多原料生产企业的订单已经排到了明年。

锂电池原材料价格上涨带来最直接的影响是,企业毛利率的下滑,而企业为了应对这一挑战将会选择两个角度来维持合理的毛利率:一是降低制造成本,二是提高产品价格。除此之外,对于动力锂电池行业来说,原材料价格的上涨和毛利率下滑会进一步压缩小型电池企业的生存空间。

随着动力电池的产能扩张,未来关键原料可能无法跟上产能扩张节奏,面临“卡脖子”的风险。所以动力电池企业不能过分依赖分布不均的锂资源,而是要多条路径探索取材更便利、性价比更高、安全可靠性更强、性能更好的动力电池技术和材料。

如果锂矿资源不可持续,一是要求我们加快锂离子电池循环使用体系的建设。目前一些机构已经开始展开对退役锂离子电池进行相关回收利用的研究,但技术还相对不太成熟;二是,加紧研发新型材料的动力电池技术路线。除了三元锂与磷酸铁锂为代表的锂离子电池,多种技术路线正在蓬勃发展。比如宁德时代的钠离子电池、蜂巢能源的无钴电池,以及氢燃料电池、固态电池等。总的来说,动力电池只要具备了高可靠性和高安全性两大基本特性就能够满足新能源汽车发展和市场需求。

发展多种动力电池技术路线,除了能够抗衡锂资源的匮乏,也可以让电池做到更安全。在现有的各种探索中,最有可能成为下一代动力电池的就是固态电池。固态电池不一定是全固态,最终也可能是半固态或半液态。有研究表明,固态电池可缩短充电时间,并可通过去除锂离子电池所使用的易燃电解质溶液而使电池组变得更加安全。

不过,固态电池研究当前仍耗费巨大,而且在现实生活中也没有相对可靠的应用实例,预计将需要花费多年时间才能解决应用障碍,再普及到大众市场。但令人欣喜的是,目前国内外多家车企和电池公司都在持续对技术路线进行多元化探索。多元化、理性发展的动力电池行业,无论对我国新能源汽车的发展战略、消费者的使用体验,还是对企业本身的可持续发展而言,都具有重要意义。

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关键字:动力电池

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