鉅大LARGE | 點擊量:1430次 | 2020年07月15日
新能源動力電池汽車系統之核心三電系統
眾所周知,新能源汽車差別于傳統燃油車最核心的技術在于“三電”部分——電池、電機、電控。在近幾個月內接連發生的多起電動汽車自燃事件,將新能源汽車的電池安全問題推上了風口浪尖。涉事車輛包括特斯拉、蔚來、比亞迪等著名品牌。
新能源汽車動力鋰電池是非常“年輕”的產品,1996年通用推出EV-1采用的是鉛酸電池,它是現代電動汽車架構雛形,從鉛酸電池到日系混動的鎳氫電池,再到現在流行的鋰離子電池,也才20多年。
動力鋰電池的關鍵在電芯,電芯最重要的材料便是正負極、隔膜、電解液。正極材料廣為熟知的有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元、高鎳三元。大部分自主品牌主機廠都沒有自己的電芯與電池組設計能力。目前動力鋰電池中,鎳氫電池面對淘汰,鉛酸電池全憑保有量在支撐,故目前以鋰離子電池最為主流。
一般來說,鋰離子電池出現安全問題表現為燃燒甚至爆炸,出現這些問題的根源在于電池內部的熱失控。除此之外,一些外部因素,如過充、火源、擠壓、穿刺、短路等問題也會導致安全性問題。鋰離子電池在充放電過程中會發熱,假如出現的熱量超過了電池熱量的耗散能力,鋰離子電池就會過熱,電池材料就會發生SEI膜的分解、電解液分解、正極分解、負極與電解液的反應和負極與粘合劑的反應等破壞性的副反應。
有別于傳統燃油車,純電動汽車在碰撞時不僅僅會造成車體變形和乘員機械傷害,碰撞還可能引起高壓系統的竄動、擠壓、開裂、短路,從而發生漏電、熱沖擊、爆炸、燃燒等,乘員就有可能受到電傷害、化學傷害、電池爆炸傷害以及燃燒傷害等。
因此純電動汽車的安全性能則要考慮乘員和動力鋰電池包兩個關鍵點,不僅要關注乘員的傷害值,還要考慮動力鋰電池在碰撞時的安全防護。今年四月二十二日所發生的蔚來ES8自燃事件即為此類原因。有關新能源汽車的話題和關注往往集中于4點:續航里程、使用便利性(充電及充電設施)、安全性、生命周期(電池)。
我們可以看到這種種都與新能源汽車中的電池組息息相關。一個電池組系統成本包括電池、電池管理系統和包含功能元器件、線束、結構件等零部件的pACK系統三部分組成。市面上常見的新能源汽車,尤其是純電動汽車,電池組成本占據整車售價的10~40%左右。
不同品牌車企也對電池組供應了不同的質保服務,如比亞迪旗下的車型重要為4年或10萬公里、6年或15萬公里這兩種不同的整車質保政策,而為了解決新能源車消費者的顧慮,比亞迪還針對其新能源車推出了“電芯終身質?!钡谋P拚?。
這里要說明的是,終身質保的是電芯,而不是電池。比亞迪承諾假如電動汽車主發現車輛的續航里程大幅衰減(電池衰減率),可以找售后部門進行相關檢測。假如是因電芯質量問題導致的衰減,那么比亞迪將給予相應的維修和更換。但假如結果顯示并非電芯質量問題,而是其他原因導致的續航衰減,就要根據車輛本身的保修政策進行保修。
新能源汽車向市場推廣、普及已經有一段時間了,國家政策補貼也已開始收縮,以多數新能源汽車的質保期5年或8萬公里為基準,國內第一批進入市場的新能源汽車動力鋰電池已經進入衰減期。
那么有有關動力鋰電池的回收問題也將是一股潛力巨大的新興市場,按照新能源汽車5年或8萬公里的質保期,經計算預計2020年動力鋰電池將進入規?;艘垭A段,屆時累計將超過20萬噸(24.6GWh)電池,假如按70%可用于梯次利用計算,大約有累計6萬噸電池要報廢處理。
4S回收電池后把電池運回車企,對電池性能進行檢測,根據電池狀況確定到底是進行梯次利用還是再生利用,并移交給相關電池回收利用公司。但面對日漸龐大的新能源市場,這樣的體量還遠遠不夠。但是關于動力鋰電池衰減程度的評判并沒有明確說明,目前電池檢測重要依賴于廠家,檢測方法方式都有所不同,對消費者來說比較被動。鑒于動力鋰電池質保亂象,衰減標準如何界定、是否要統一標準是繼續解決的問題。