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比能量与安全性的跷跷板

作者:
文 AO记者 陈秀娟
2018/08/11
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  随着新能源汽车需求的快速扩大,作为新能源汽车核心零部件的动力电池行业迎来了高速发展期。4月20日,以“新动能转换·高质量发展”为主题的“2018首届中国新能源动力电池暨储能产业大会”在江苏泰州举办。围绕当前国内动力电池发展现状、存在问题和未来趋势等方面话题,与会专家们共商共讨。

 

动力电池有望迈过50GWh大关

  五年来,中国新能源汽车取得了世人瞩目的成绩。截至2017年底,我国累计推广新能源汽车总量超过180万辆,动力电池的单体能量密度比2012年提高了两倍,每千瓦时的售价下降了70%以上。

  随着我国新能源汽车产业发展进入快车道,作为新能源汽车核心零部件的动力电池行业也迎来了黄金发展期。据统计,2017年我国新能源汽车产销超预期完成目标,分别完成了79.4万辆和77.7万辆,同比分别增长53.8%和53.3%。有数据显示,2017年我国全年动力电池装机总电量约为36 GWh,增长超过20%。

 

 

  今年4月1日,由工信部等五部门联合发布的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(“双积分”管理办法)正式实施。该办法针对在中国境内销售乘用车的企业的平均燃料消耗量(CAFC积分)及新能源乘用车生产情况(NEV积分)进行并行积分考核,并对于未达标的车企进行相应的处罚。这无疑给新能源汽车和动力电池产业带来了新的机遇。有机构预测,我国全年动力电池装机总电量在2018年将超过50 GWh大关。

 

安全问题缺失

  然而,动力电池和储能产业在快速发展的同时,也面临着各种各样的问题,如产能急剧扩张、成本上升、产品安全性差、产业链存在短板、回收利用滞后等问题。在中国工程院院士杨裕生看来,在所有这些问题中,动力电池的性能问题应放在第一位。

  工业和信息化部赛迪研究院党委书记、副院长宋显珠也表达了类似的观点,他指出:“动力电池是新能源汽车的核心部件,对发展新能源汽车产业至关重要。提升动力电池产业技术创新力和市场竞争力的关键在提升电池性能,满足用户需求。”

  “发展电动汽车的目的是节能减排,汽车强国必须依靠自主知识产权生产能耗最低、排放最少的自由品牌电动汽车,但目前有的电动汽车只节油,但不减排,安全问题频发。”杨裕生指出,在新能源汽车的发展中,不能片面追求长里程而拼命提高比能量,或者是多装电池,这样不仅会给环境承载力带来压力,同时还会增加危险性。

 

 

  杨裕生进一步指出,目前,国内的电池企业为了提高锂离子电池的比能量,主要靠提高正极的电位以及使用三元材料提高镍量,这会导致安全性下降。“电池升温到一定温度,正极活性物质就与电解液发生大量生热的化学反应,导致热失控。”杨裕生对《汽车观察》记者解释说道。

  那么,成熟的动力电池究竟包括哪几个方面特点?其重要性又是如何排序的?

  杨裕生表示,动力电池最重要的是要具备高安全性,不易燃、爆。第二重要的是需要具备循环寿命长、价格低廉、高比功率、转换效率高、高比能量、使用方便易维护等特点。第三是需要具备可耐寒热、资源丰富、环境友好的特点。

  “补贴和即将实行的积分与纯电动里程挂钩的政策,误导过分提高了电池比能量,增加了电池的用量。”杨裕生认为,新出台的补贴政策忽略了电池比能量越高,电池就越多,则安全性越低。

  杨裕生强调,高补贴推动发展的纯电动汽车难以市场化。我国目前推广的有170万余辆电动汽车,在补贴停滞后,续驶里程越长、过去补贴越高的车将越难卖。

  对于这个问题,杨裕生表示,发展安全节能减排的电动汽车原则上就要用成熟的电池。在技术路线上,要以微小型纯电动车为突破口,大中型车则以发展纯电驱动的增程式汽车为主。对于微小型纯电动车,可用铅酸电池做低速车,也可用锂电池做高速车,电池的使用权最终交给市场来决定。

 

高比能动力电池有哪些?

  燃料电池被看做是未来非常有前景的动力电池之一。杨裕生指出,燃料电池比能量高,但是难以满足汽车行驶中功率变化的要求,要以蓄电池调节功率需求。杨裕生表示,燃料电池面临五大问题:第一是氢的能效、低排放制备;第二是氢安全运输、储存问题;第三是燃料电池寿命不长,价格高;第四是膜等关键材料技术有待提高;第五铂资源太少,需要发展无铂催化剂。”

  “总之,燃料电池电动汽车的技术路线还在摸索当中,重金补贴,猛推产业化,将造成浪费。”杨裕生说。

  锂硫电池也是越来越受到业界关注的动力电池种类。在杨裕生看来,锂硫电池“进门容易”,但是要做好很难。“锂硫电池有五个低:安全性低、体积比能量低、放电倍率低、能量转换效率低、循环次数低。只有解决了五低问题,才可以作为车用动力电池。三年五载很难用在车上,十年八载也不算悲观。”

  此外,锂空电池被认为是锂硫电池之后的“下下一代”动力电池。据了解,锂空电池比能量高达700Wh/kg,续驶里程可与燃油车媲美。杨裕生说,“但是锂空电池很可能是远水解不了近渴。它在多少年还不是安全性较高的电池类型,能量转换效率过低,寿命短,比功能低。”

  那么,未来电动汽车动力电池究竟该如何发展?杨裕生给出了三个建议:第一,动力电池要微小型化。第二,发展增程式电动车无需追求电池的高比能量,鼓励用磷酸铁锂电池。第三,燃料电池的优越性需要实践检验后再认证,然后再推广使用。

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