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8月25日,成都威马研究院园区内,一辆威马EX5电动车突然起火自燃,车辆完全烧毁。几乎每隔一段时间,电动汽车自燃的新闻就会出现
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动力电池能量密度越高越好?

“用好成熟的、安全性高的电池”

本报记者 甘文嘉
2018/9/1

8月25日,成都威马研究院园区内,一辆威马EX5电动车突然起火自燃,车辆完全烧毁。

几乎每隔一段时间,电动汽车自燃的新闻就会出现。8月4日,在上海虹桥火车站出发层,一辆采用油电混合动力的白色比亚迪宋SUV起火自燃。6月份,一辆使用不足3个月的野马新能源汽车在充电时发生自燃……其中,发生自燃的野马新能源汽车所搭载的电池与威马EX5搭载的电池一模一样,它们都来源于谷神能源。

车辆发生起火自燃事故的原因有很多,除了外力所致,大部分还是汽车内部的问题,如线路老化、短路等,但电池本身才是造成汽车自燃的主因。

高镍三元时代来临?

近日,比亚迪和宁德时代都曝出明年将推出高镍811电池的消息。国内电池厂商对于高镍811领域也正在进行紧张的攻坚任务。这其中释放的信号非常明显:高镍三元时代真的来了。

高镍811的出现,目的就是为了提高电池的能量密度。能量密度是指在一定的单位空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度越大,单位体积或质量内存储的电量就越多。

电池的能量密度受制于电池的正负极。由于目前负极材料的能量密度远大于正极,所以提高能量密度就要不断地升级正极材料。我国新能源汽车动力电池生产企业多采用NCM(镍、钴、锰)技术路线,主要方法是采用高镍正极,通过改变镍、钴、锰这三种元素的比例来改变电池的性能。

其中,镍的含量越高,意味着电芯的比容量就越高。例如,NCM523的能量密度最高为200Wh/kg,NCM622的能量密度能够达到230Wh/kg,NCM811可以达到280Wh/kg以上。因此,如果需要依靠三元电池实现上述目标,只有高镍811才能够胜任。另外,由于钴资源稀缺,提高镍的比例将降低钴的使用量。

高能量密度带来高风险

我国新能源汽车补贴标准与动力电池能量密度挂钩,企业为获得补贴,在产品研发过程中把能量密度放在首要位置。

《节能与新能源汽车技术路线图》等政策曾提出:到2020年,新能源汽车动力电池单体能量密度达到300Wh/kg以上;到2025年,电池能量密度达到400Wh/kg;到2030年,电池能量密度达到500Wh/kg。

为提高能量密度,铁锂电池应用比例开始减少,三元锂电池的应用比例逐渐加大。三元电池正极材料体系正在由“111、523”向“622、811”材料体系迈进,其通过增加镍含量以提高电压。但是,随之而来的就是热失控风险加大,电池安全性风险不断增加。

由于镍元素具有容量大、不稳定等特性,在高镍电池生产制造过程当中容易出现循环性能减弱、安全性能下降、充电效率降低等不良反应。同时,高镍电池在充放电循环过程中容易出现发热现象,如果电池内部温度不断升高或者单体电池之间温度不均匀,就会有过热燃烧、爆炸的风险。

对此,中国工程院院士杨裕生在日前召开的2018中国动力电池回收与循环利用高峰论坛上指出,电池是一个全方位的产品,如果要提升某一方面的性能,可能会牺牲其他方面的性能,这是电池设计研发的理解基础。他表示,新能源汽车产业应坚持“用好成熟的、安全性高的电池”的原则,发展安全、节能的电动汽车,因而能量密度不是衡量电池品质的唯一尺度。

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