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王子冬:新能源客车动力电池技术的路线问题

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国客车网 发布时间:2016-01-09 浏览:

新能源汽车动力电池关于三元和磷酸铁锂的安全性争议由来已久,尤其是商用电动车究竟该使用哪种电池一直众说纷纭,为此,笔者针对新能源客车动力电池技术路线问题,向国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬特别约稿。

以下内容为王子冬老师撰稿。

电动公交车爆燃起火事故时有发生,备受行业关注,这些事件在提醒人们:新能源汽车还存在着许多问题,路还很长,业者应该时刻保持清醒的头脑。特别是不能一出现安全事故就说动力电池不好,这是整个新能源汽车行业要共同面对的问题。

电池组不安全五大因素

2015年12月份香港巴士起火原因表面上看是动力电池造成的,但是导致电池热失控的原因不确定。电动车电池组的成组技术、充电方法、使用方法、维护方式、保护系统的可靠性、通信协议的有效性等都会对电池组的安全性造成影响。在我看来,这些问题主要体现在以下五个方面,造成了目前新能源汽车产销量和起火事故数量均呈现高速增长态势!

首先是整车企业长期以来与电池生产企业没有形成可靠的战略合作关系,把动力电池生产企业按照采购零部件的方式对待,没有按照需求进行联合开发工作,相互忠诚度不够。比如说以前整车企业经常压电池生产企业周转资金的现象严重,电池生产企业很难全心全意替整车企业考虑,也不会为整车企业开发合适的产品,由于动力电池生产企业的周转资金紧张,经常也会欠材料供应商的钱,材料供应商也为自己的利益考虑,往往也不会把最好的材料给电池生产企业。这就安全埋下了隐患!

其次,因为整车企业的过度压价,电池生产企业没有足够的利润,所以服务方面不够到位,虽然有相应的数据积累,但是不去分析,没有兴趣投入人力和物力为整车企业去做故障诊断系统的开发,因此没有能够提前发现事故苗头。

第三,新能源汽车起火主要集中在电和热方面。在研发过程中,pack、电机、电控、整车等各个领域的企业普遍缺乏深厚的技术积累,一些能力差的企业产品开发流程不完善,以满足基本功能为主,对新能源汽车和零部件的特性没有足够深入的研究,特别是在安全功能设计过程中,如果没有得到有效的验证,就很难控制电池组出现热失控现象。

第四,高压系统中的链接结构不合理、不可靠也导致了这些事故的发生。

第五,对车辆运行的日常合理使用、保养维护和安全监控工作不到位,造成电池组工作负担太大,出现小问题时,不能及时调整,造成问题的叠加,导致安全事故的发生。

客车安全关系到更多人民群众的生命财产安全,风险不容忽视。目前锂电池供不应求,什么样的电池都能卖出去,存在产品质量下降的现象,事故发生概率在增加。随着时间的推移,电池性能、质量良莠不齐,如何面对即将到来电池性能衰退、质保、维修、抱怨等问题?所有的企业和地方政府部门对此要做好一些思想准备。

为了避免电池热失控现象的发生,需要对电动车电池组的成组技术、充电方法、使用方法、维护方式、BMS保护系统的可靠性和有效性等技术,开展有针对性的研究和验证,才能避免电池热失控现象的发生,提高电池组的安全性!

整车企业和电池企业的依存关系

现在新能源汽车这么热,建议整车企业要按照用户使用要求、根据动力电池组的性能去开发和设计新能源汽车,而不是把传统车上的发动机和油箱取下来,换上电动机和电池组就变成新能源汽车了!在目前动力电池组技术还不太成熟的情况下,应该选择合适的应用领域、能够提供商业模式的领域去进行示范运行,而不是像现在这样在多领域同时开拓。

作为动力电池生产企业,要明白在电动客车上动力电池的安全性和循环寿命是第一的,而不是能量密度。特别是事关电池组安全性的成组技术、充电方法、使用方法、维护方式、以及BMS保护系统的研究,提高主动安全防护能力。

企业在开发产品时,要拓宽视野,多角度寻找解决问题的办法。电池组需要解决:满足电动车的工作特性的功率需求、满足环境适应性需求、满足使用的安全性需求、满足可靠性要求、满足固定的强度要求、满足电连接的可靠性要求、满足电池组内部热管理要求、满足电池组长寿命使用要求、满足电池组快速充电要求、满足电池组维护方便的要求、有可能要满足电池组快换要求、满足低成本要求、满足提供电池组状态参数的要求、满足梯次利用的要求、满足回收方便性要求。

整车企业需要考虑与动力电池生产企业形成长期稳定的战略合作关系。我建议关注:对动力电池结构理解比较透彻的、只做动力电池的、企业不太大、没有负债的、成长性比较好的、企业团队有活力的、动力电池产品有出口的企业。建议整车企业在确定动力电池供应商的时候,按照1(世界领先水平):1(国内先进水平):1(自己参股合作的企业)布局。

电动客车适用磷酸铁锂还是三元?

我个人不赞成磷酸铁锂和三元材料电池之间的争议,我认为我们现在要想使动力电池在短期内使安全、可靠的商品化的电池组能量密度达到160Wh/kg是不太可能的!因为目前我们连能量密度达到100Wh/kg的电池组还都不能商品化呢。为什么我们现在要去争论磷酸铁锂和三元材料电池谁好谁不好呢?目前我们衡量电池组性能好坏的尺子在哪里?不是国家标准,是评价标准。

有些人说:三元材料比磷酸铁锂能量密度高。 实际上这个“比较”不公平,存在不可比的因素。磷酸铁锂可以做大容量,三元材料只能做小容量。我建议能量密度的比较一定要在电池容量相同的情况下去比较,且以相同的安全性和循环寿命做基础。如100Ah,200Ah。

磷酸铁锂寿命、高温特性和安全性比三元材料好,低温性能与三元材料差不多,磷酸铁锂电池的体积能量密度比三元材料低。

磷酸铁锂和三元材料谁能够用在哪个电动车上?要看那个电动车的使用要求而定。下面这个表可以使大家从另外一个角度来比较磷酸铁锂和三元材料谁更合适于电动车。

建议国内的整车生产企业应该有战略布局,可以考虑采用1:1:1的动力电池供应商选择机制,不能让某一个电池生产企业独大,否则你就会没有议价权。

我认为短时间内,国内动力电池市场的疯狂状态还将持续。从长远来看,这种“一哄而上”的投资扩产模式,还暗藏了产能过剩的危机!一定会重蹈光伏行业当年的覆辙!

2016年动力电池供需将达到暂时平衡

2016年以来,众多电池企业加大产能,扩大规模,根据目前新能源汽车在国内市场的发展趋势,供大于求的出现是大概率事件。2016年动力电池的供需将会达到一个短暂的平衡点。

我的根据是:一方面,由于投资加大,比较好的动力电池生产厂商会继续释放产量;而另一方面,新能源汽车经过一年左右的市场爆发式增长,会进入一个冷静期。同时,在急速增长的市场中也将充分暴露出新能源汽车存在的各种问题,市场竞争下的优胜劣汰现象一定会出现,一些品牌将遭淘汰。这也将使新能源汽车领域中的动力电池供需矛盾有所“缓和”。

对于国内动力电池行业而言,除了需要预防产能过剩外,还有技术、安全等方面的一些瓶颈技术需要突破。假如不能取得技术上的创新和突破,中国动力电池业发展的就仅仅是巨量产能、过剩产能,而非优势产能!

特别是政府的补贴政策应该鼓励人们多使用新能源汽车,即补贴运营,如把补贴分期补给使用者。而不是补贴给新能源汽车生产企业,去大批量生产不符合市场要求的电动车。

补贴政策本身是一针对推行新能源车发展的催化剂,国家与地方政府齐上阵,让消费者购买新能源车得到双重实惠,可以有效促进新能源车的销量。但是大家要注意,任何一个产业,特别是新能源汽车产业,长久靠政府补贴是发展不起来的!

新能源补贴政策无形中消磨了车企的研发积极性。换个壳子、加块电池就能拿到市场上去销售,并坐享政策红利。那些本可以沉下心来去搞基础创新的企业,也不得不多留一些心思盯紧当前市场。毕竟搏出个未来,远不如趁热打铁来得实在。

除此之外,电动汽车作为一个新兴门类,其生产链条也与传统汽车大不相同,有着一套独特且完整的设计、生产体系。对于传统车企来说,如果启用全新的生产模式,则意味着资本蒸发,这也影响了传统车企在电动车领域寻得突破。

电动车的推广是否能够成功,前期基础设施建设、运营成本控制、车身轻量化结构、节能电机和电池组的性能提高,至关重要。

我个人认为,电动车的推广商业模式是关键,根据不同的商业模式需要对动力电池特性进行有针对性的设计,才能对不同的技术路线给出正确评价。

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关键字:新能源客车 动力电池

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