动力电池再迎技术路线之争，安全与续航，选谁？

DearAuto 2020-05-21 21:31:25

2020年5月8日，一辆郑州日产帅客EV在东莞市塘厦镇一充电站处发生自燃，从冒烟到熊熊大火用时不过30秒。

2019年4月22日，一辆正在西安蔚来授权服务中心维修的ES8突然发生自燃，火势相当凶猛，明火扑灭后车辆残骸只剩底盘。

2019年4月21日，上海市徐汇区泰德花苑小区地下车库内一辆特斯拉Model S突然冒出白烟，进而起火燃烧，火势还殃及了周遭停泊的其他车辆，自燃全程不到1分钟，场景十分骇人。

据中国新能源汽车评价规程发布的《2019年动力电池安全性研究报告》统计，2019年2月12日至8月10日期间，国内媒体报道的与动力电池相关的电动汽车安全事故多达40余起。

频频发生的电动车自燃新闻，引起了行业主管部门的高度重视。5月13日，工业和信息化部组织制定了《电动汽车安全要求》、《电动客车安全要求》和《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准，由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准并发布，新规于2021年1月1日起实施。

其中，《电动汽车用动力蓄电池安全要求》在优化电池单体、模组安全要求的同时，重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求，试验项目涵盖系统热扩散、外部火烧、机械冲击、模拟碰撞、湿热循环、振动泡水、外部短路、过温过充等。特别是标准增加了电池系统热扩散试验，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，为乘员预留安全逃生时间。

三项强制性国家标准出台，无异于给激进狂飙的电动车产业浇了盆冷水，新能源"大跃进" 被迫踩下急刹车。

动力电池再迎技术路线之争

工信部正式发布三项电动汽车强制性国家标准后，此前已经“止息”的动力电池技术路线之争，再度被提及讨论。

由于三元材料能量密度要显著优于磷酸铁锂，近五年来，三元锂电池一度成为市场和政策的宠儿。

据中国汽车动力电池产业创新联盟发布的《2019-2020年中国汽车动力电池和氢燃料电池产业发展年度报告》显示，2019年全年三元电池装车量累计40.5GWh，占总装车量65.2%，同比累计增长22.5%；磷酸铁锂电池全年装车量累计20.2GWh，占总装车量32.5%，同比累计下降9.0%，锰酸锂和钛酸锂电池配套于小众车型市场。

动力电池能量密度方面，2019年市场上已批量应用的三元电池和磷酸铁锂电池系统能量密度最高分别可达182.44Wh/kg和144.9Wh/kg，较2018年同比增长10.3%和2.3%。

市场方面，2019年纯电动乘用车工况续航里程在250-400km区间和400km及以上区间车型产量占比分别为59.5%和39.6%，续航里程最高可达650km，250km以下车型不足1%。

2020年市场上出现了续航里程更高的车，小鹏P7续航长达706km。

不过打脸的是，从发生自燃事故的电池类型来看，相当多的事故车辆配备的是三元锂离子电池。其中，锂离子电池的热失控是动力电动安全事故的核心原因。

《2019年动力电池安全性研究报告》显示，对比2018年国内新能源汽车事故的统计特征，三元电芯占比更高。

热失控的诱因有三类，分别是机械电气诱因、电化学诱因和热诱因。

不久前，比亚迪对外公开了三元锂电池、磷酸铁锂电池、刀片电池的针刺测试视频，该测试模拟的正是机械电气诱因下的热失控场景。

视频显示，三元锂电池，在针刺的瞬间就发生了剧烈燃烧，表面温度超过500℃，电池表面的鸡蛋被炸飞；磷酸铁锂块状电池，针刺后没有发生爆炸，没有燃烧，无明火、有烟，表面温度200℃~400℃，电池表面的鸡蛋被烤焦。

电池工程师李国明表示，单从材料特性而言，三元锂材料和磷酸铁锂都会在到达一定温度时发生分解，三元锂材料大概在200℃左右发生分解，而磷酸铁锂则在700~800℃时才发生分解。并且，三元锂材料的化学反应更加剧烈，会释放出氧分子，在高温作用下电解液迅速燃烧，发生连锁反应。磷酸铁锂发生分解时不会像三元锂材料那样释放氧分子，燃烧也没有那么剧烈。也就是说，仅从锂离子电池的正极材料特性而言，三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火或发生意外事故。

锂电池一旦发生热失控，整个电池组释放出的能量相当惊人。由100节带电量100Ah的电芯组成的电池组，失控能量达到240000000J，相当于57公斤TNT炸药。

不过，汽车分析师夏凯认为，目前业内对电动车安全性的关注和讨论，过多地聚焦在电池层面，对于电池成组层面的应用安全设计关注和讨论都相对欠缺。动力电池的应用安全是一个系统工程，自上而下、自外而里包括整车、动力电池系统、动力电池包、模组、电芯等几个层次，孤立的谈论技术路线和哪种材料的电池更安全是没有意义的。

全国乘用车联合会秘书长崔东树也透露，最近一系列自燃事件的核心原因是“设计不合理”，而不仅是电池本身的问题。“归咎于三元锂电池，是别有用心的说法，或是借此来保护落后产能。”他说。

电池工程师韩忠则认为，电池行业是一代材料一代技术，行业一直没有停止对新材料和新技术的挖掘，更高的能量密度和更安全的性能永远是企业试图平衡的两大命题。

如早期磷酸铁锂电池因能量密度不如三元锂，同等体积下续航短，在政策补贴倾向于以续航长短决定补贴多少的规则下，磷酸铁锂电池败下阵来。连磷酸铁锂电池起家的比亚迪，也不得不转向三元锂电池的研发、生产和新车搭载。但随着磷酸铁锂电池技术壁垒被攻破，续驶里程不再是其短板，那安全性更高的磷酸铁锂电池自然会被市场所接受。

近段时间，比亚迪“刀片电池”、蜂巢能源“无钴电池”的发布无不在说明，新一代电池已出现，取代三元锂电池是大势所趋。

新能源车频频自燃的根因是政策导致

政府主导型经济有个好处是可以集中力量办大事！当全世界把钢产量作为衡量发展水平的标准时，我国集中全国力量大炼钢铁，然后短短时间内迅速完成了年产1000万吨钢的目标！当全世界开始以GDP作为衡量发展水平的标准时，我国的GDP几十年时间就走完了资本主义国家几百年的路！

但政府主导型经济这种体制也是有缺点的，它的问题在于，政府主导型经济的这种体制只能完成“单目标任务”。

虽然政府一直以来都并未明确表态侧重何种动力电池技术路线，但高能量密度、低成本动力电池已成为重点发展方向，在《中国制造2025》重点领域技术路线图中，为动力电池系统设定的发展目标为“电池单体比能量达到400Wh/kg以上，成本降至0.8元/Wh；系统成本降至1元/Wh”；

同样在2015年12月科技部印发的《<国家重点研发计划试点专项2016年度第一批项目申报指南>“新能源汽车”试点专项》中，高比能量锂离子电池技术也被重点提及，项目考核指标设定为“电池单体能量密度≥300Wh/kg，循环寿命≥1500次，成本≤0.8元/Wh”。

另外，政府在新能源汽车政策补贴上也是向高能量密度、长续航里程方向倾斜。

相比2017年，2018年的补贴政策对续航里程、电池能量密度以及能耗水平的门槛提高，比如动力电池系统的质量能量密度门槛，由此前的90Wh/kg提升至105Wh/kg，续航里程的门槛由此前的100km提升至150km。也就是说，续航里程不到150km的车型将不能拿到补贴。2019年的补贴政策进一步提高了补贴门槛，续航里程不到250km不能拿到补贴。

“行业内都知道三元锂电池没磷酸铁锂电池安全，为什么还要用不太安全的三元锂电池？因为目前只有三元锂电池在有限的成本下，可以达到续航里程设计的目标，可以享受到国家补贴，这都是目标导向。”行业分析师陈斌告诉笔者。

陈斌表示，如果电池能量密度不追求太高，电池其实挺安全的。像日产LEAF全球总销量达47万台，没有一起自燃事故。