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電動車“自燃”頻發,和811電池有關系?

來源:車文驛Auto 瀏覽次數:50 發布日期:2020-09-16

最近,廣汽新能源Aion S連續兩起自燃,再次把電動汽車的安全問題推上風口浪尖。而爭論的焦點也開始從事件本身逐漸轉移到Aion S搭載的811電池的安全性。

在廣汽Aion S上市之初,汽車圈就有觀點認為,以搭載高能量密度的811電池大幅提升續航里程的做法稍顯激進。為何說略顯激進呢?要想搞清楚這個問題,我們需要先了解什么是811電池,以及什么是622電池、什么是523電池。

一般來說,三元鋰離子電池組的基本組成結構,是以鎳鈷錳、或者是鎳鈷鋁作為正極材料,以鋰作為負極材料,通過動力電池組中的鋰化物電解液實現正負極間的電子交換,從而實現充放電的過程。整個動力電池組內部,是由液體構成的。

由于正極往往采用三種元素,這種動力電池我們稱之為三元鋰離子電池組。而長城汽車旗下的蜂巢能源在不久前發布的無鈷電池,從本質上來看也是三元鋰離子電池組中的一種,只是用釔元素取代了正在日趨枯竭的鈷元素,從而形成的一種全新的三元鋰離子電池組的構型。

這里講到的811電池,就是動力電池的正極材料,按照鎳鈷錳含量的占比而定義的一種高能量密度的電池。811,也就代表著在動力電池的正極,鎳含量占80%,鈷含量占10%,錳含量占10%。以此類推,在811電池之前被廣泛運用的622三元鋰離子電池,三者的占比也就是60:20:20。

在三種構成三元鋰離子電池組的元素構成里,鎳含量高低決電池組的能量密度,鎳的占比越高,動力電池組的能量密度越大,在相同的體積下能夠帶來的電動車續航里程也會更長。但鎳的含量越高,電池組的充放電穩定性就會越差,所以完全以鎳來構成電池組的正極,那么整個充放電過程就會變得完全不可控。

于是,在充放電過程中,就需要錳或者是鋁來保證電池組的充放電穩定性。其中,錳元素的穩定性又會比鋁更好一些,所以被廣泛的運用在當下的新能源動力車型上。而鎳鈷鋁電池的主要用戶,則是特斯拉

而在充放電過程中,鈷或者蜂巢能源采用的釔在起到的是一個基礎結構的作用,讓鎳元素和錳元素附著在其中,從而形成一個穩定的化學肽,保證三元鋰離子電池組可以正常的實現充放電。

換句話說,錳和鈷的占比與電池組的穩定性成正比,和電池組的能量密度成反比,和車輛的續航里程成反比。

在一個穩定的三元正極結構中,如何在能量密度和充放電穩定性之間尋找平衡,其實就是811電池、622電池等各類三元鋰離子電池在開發過程中所要考慮的主要問題。

相比于622電池,811電池的鎳含量更高,能量密度更大,而與之對應的充放電穩定性自然也就會越低。尤其是在經過一段時間的頻繁充放電,以及外力的撞擊或者是其他不可預見的影響下,就存在著較高的自燃的風險。

目前811電池組所構成的正極構型,也基本上達到了傳統三元鋰離子電池的能量密度極限。要再往上去增加電池組的能量密度,就需要去考慮改變這種電池組結構的構型了,或者是像比亞迪的刀片電池那樣,通過壓縮單一電池組單元的體積,來實現體積占有率的提升,在物理的層面上實現體積能量密度的增加。

總而言之,三元鋰離子電池組的這種構型在發展到811電池的階段之后,能量密度基本上已經到了瓶頸。

而且就如同前面一直在講到的那樣,鎳含量的增加對應的錳含量的降低,也必然會導致電池穩定性的弱化,電池組整體的均衡性也進入到瓶頸階段。而更令人頭疼的是,現在地球上已探知的鈷元素已經不多了,按照現在的節奏發展下去,最快到2026年,已探知的鈷元素就枯竭了。

除能量密度和穩定性之外,目前困擾新能源車普及的另一個重要因素還在于充放電的時間上。這其實也是一個和能量密度以及穩定性息息相關的參數。

從使用的角度來看,充電時間越短,放電時間越長才是符合實際使用需求的。而現有的以鋰化物電解液為主的電子交換,是很難做到快速充電的,尤其是在穩定工況下實現的快速充電。

從最近的幾起新能源車充電自燃的事故來看,發生的情況都是出現在使用公共充電樁直流快充的模式下。像811電池這樣的高密度三元鋰電池,最安全也是最合理的充電模式是220V交流慢充,但不巧的是,絕大部分的車主在使用它的時候,都是選擇直流快充。

必須承認,直流快充是目前所有電動車的真實使用場景;與此同時,提升電池組的能量密度,增加續航里程也是電動車企業在推出新產品時著重考慮的性能。而在這個背后,其實反映出來的就是眼下的純電動車,大部分的已經脫離其實際的使用場景,或者說脫離了汽車使用的基本訴求。

車文驛認為,一輛電動車的定義,應該是以電動機的恒功率恒扭矩優勢帶來更好的駕駛感受,以一種和燃油車截然不同的駕駛體驗來吸引到消費者的關注。然后,才是續航里程綠色環保這樣的衍生價值。

對上述這一“邏輯”,特斯拉做的就會比國內新能源汽車單純的去強調續航里程高級得多。特斯拉成功的為它的目標客戶打造了一個合理的城市用車場景,以及一種截然不同的智能化交互體驗。所以,特斯拉的用戶,很少會去注意它用了什么樣的電池,續航里程有多少。

同樣,長城汽車旗下的歐拉品牌的定位也很討巧,它以短途的城市通勤小車鎖定城市用戶,用短途的場景和靈巧的車身優勢,避開現階段下電動車“續航里程”的短板,也收獲了成功。

一定角度上說,電動車要做的,不是讓電池和電動機去模擬內燃機,而是要發掘和內燃機的不一樣產品價值——這才是真正的比續航里程更重要的關鍵點。

標簽:  電動車自燃
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