一是技术问题。数据表明,2017年国内新能源汽车的产销量分别达到了79.4万辆和77.7万辆的规模,与之匹配的动力电池装机量达到了367亿瓦时。预计到2020年,动力电池的需求量将达到1000亿瓦时左右。
某锂电专家认为,动力电池技术的问题是能量密度不够。到目前为止,磷酸铁锂装车电池的能量密度基本上在145Wh/Kg,三元电池在185Wh/kg。据2017年纯电动乘用车的数据,224款车型中三元电池装车数是199款,占总车型的88.8%,同时,能量密度在120-150Wh/kg之间的车型占到总车型的27%。磷酸铁锂电池技术成熟度和安全性相对较高。
在动力电池的全生命周期性能方面,测试评价分成可用、可控和致灾危害评价三方面。
在封装结构方面,软包电池的成组效率比其他封装结构要高。电池的成组率2016-2018年从0.63上升到0.74,包括磷酸铁锂和三元电池。2017年统计145款有单体电池和电池组系统对比的数据,单体电池的能量密度平均值是173Wh/Kg,再将体系进行细分,磷酸铁锂单体电池的平均值是144Wh/Kg,到了系统层级是117Wh/Kg,成组率可以高达81.5%。
磷酸铁锂电池最高的成组率可以达到85%。三元单体是183Wh/Kg,到系统层级是115Wh/Kg,成组率是0.64。三元电池的安全性较差,热失控的点比磷酸铁锂早得多,三元电池对安全性集成技术的重视,导致在系统集成方面所附加的东西增多,降低了三元电池的成组率。
对于方型、圆柱、软包之争,王芳认为方型、软包、圆柱三种电池竞争比较是好事,能促进技术发展。从单体到系统,圆柱的成组率并不占特别大的优势,软包略占优势。她统计了90多款电池包,只有三款风冷,其他都是自然冷却,这和2016年初完全不一样,2016年初选择液冷的乘用车较多,2017年受到补贴和其他因素的影响,选择液冷、风冷的越来越少,更多的是选择自然冷却。
上述锂电专家认为,动力电池技术在三方面需加大攻关,一是能量密度性能,二是安全性,三是寿命。
二是产品安全问题。对于动力电池来说,首当其冲的是安全问题,这跟它的能量密度、功率密度紧密相关,跟经济性相关的是寿命以及低成本性。
某电池专家表示,产品安全是一票否决,再是续航,三是加速,四是全生命度,五是便捷,六是适用性,七是环境友好。从整车实际应用来说,整车的性能包括加速的性能、动力性、安全性、经济性以及寿命。其中最重要的是安全性。
国家新能源重点专项布局,提出了300Wh/Kg的概念,是产品级的水平,要求产品在满足300Wh/Kg关键指标的同时,要满足整车的使用要求,达到电池的安全性和寿命的基本要求。
她还从测试评价的角度对安全性指标予以阐明,她认为电池发生安全事故,最初都是热失控,现在做的评价是从材料、电池、BMS、系统,到实现多层级的热特性和热安全、热失控的对应,到材料的热稳定性,到电池全生命周期内的热安全性,再到BMS的热管理,最终到系统热稳定性、控制热失控能力的评价。不同充放电电流下,产热的速度、产热的功率和产热量都不一样,要了解每个电池发生热失控的点,电池发生热失控的趋势和可能性、温度的范围在哪里,要了解传播到另外一个电池的传播路径以及传播速度、传热量是什么样。这是设计热管理可用评价最基础的手段。
对于电池是否安全的问题,电池专家认为,安全是相对的概念,而不安全是绝对的。如何使电池安全系数提高且隐患降低是一个系统工程。要找到热失控的关键点,要能够有足够的时间让人逃生,这是电动汽车的安全理念,全球只有一个安全法规,就是人员的安全,财产不在考虑范围内。多长时间人员能够逃生?就是行驶时从车上逃离到安全区域的时间。上述锂电专家也持同样观点。
最后她透露,目前国内正在制定国家的标准,审查以后会报到WTO在国际上征求意见,最终成为强制安全标准。另外,电动汽车管理系统的功能安全标准,也在制定之中。