鉅大LARGE | 點擊量：507次 | 2021年12月28日
比動力鋰電池安全問題更要擔(dān)心的是鋰資源短缺
動力鋰離子電池安全問題一直是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的痛點之一。為解決這一問題，各大車企和電池公司相繼推出了“不起火、不爆炸”的動力鋰離子電池。目前市面上已經(jīng)有了比亞迪刀片電池、寧德時代811電池、廣汽埃安彈匣電池、長城大禹電池等多個產(chǎn)品，自稱可以做到“不起火”或者“不爆炸”。
但從技術(shù)研發(fā)的角度來講，大多數(shù)“不起火、不爆炸”電池的技術(shù)仍屬于改良性研發(fā)。以大禹電池為例，其技術(shù)原理是在電池發(fā)生熱失控時，采取熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智能冷卻等手段，以保障電池不起火、不爆炸。簡而言之，就是在動力鋰離子電池發(fā)生熱失控時，將氣火流按照設(shè)計通道安全疏導(dǎo)出電池包外，類似于新增了一道散熱環(huán)節(jié)。
此前，車企和動力鋰離子電池公司對出現(xiàn)熱失控的電池往往采取防護以及封堵的方式，但由于單個電芯儲存的能量很大，假如采用封堵的防護方式，當(dāng)熱量達到一定程度后，極易造成相鄰電芯和相鄰模組發(fā)生熱失控。
與之相比，目前像大禹電池等主打“不起火、不爆炸”的電池技術(shù)已經(jīng)進步了不少。但筆者認(rèn)為，目前“不起火、不爆炸”的電池更多的是結(jié)構(gòu)性創(chuàng)新，相當(dāng)于給易爆炸的電芯裝上了一個滅火器，并不保證100%的安全。因為以目前的技術(shù)來看，動力鋰離子電池做不到絕對的安全。
因而，一些公司將重點放在電池“不起火、不爆炸”上，也多少有些博取關(guān)注的成分。根據(jù)《電動汽車用動力蓄電池安全要求》等標(biāo)準(zhǔn)，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火、不爆炸，留出逃生時間。若按照這一標(biāo)準(zhǔn)，目前市面上的動力鋰離子電池已經(jīng)足夠滿足要求。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
事實上，當(dāng)前動力鋰離子電池除了要提升安全性能，更迫切的問題是如何解決日益緊張的鋰資源問題。國際能源署預(yù)計，2030年全球?qū)⒂?0%的鋰資源缺口。而就目前來看，未來5~10年內(nèi)，仍將是以三元鋰和磷酸鐵鋰為主的鋰離子電池的“天下”。這意味著，對鋰資源的搶奪將成為關(guān)乎車企未來命運的關(guān)鍵。
眼下，鋰資源短缺已經(jīng)提前到來。今年八月底，蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新在接受采訪時表示：“目前動力鋰離子電池的產(chǎn)量缺口我覺得應(yīng)該在30%到50%，和不同公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)系。今年、明年、后年，我們甚至預(yù)測一直到2025年動力鋰離子電池產(chǎn)量都將比較緊張。”
供不應(yīng)求之下，鋰離子電池上游原材料包括碳酸鋰、氫氧化鋰、電解液等都出現(xiàn)不同程度的價格上漲。如，碳酸鋰產(chǎn)品價格持續(xù)上漲，最近一段時間更是幾乎每天價格都有變化，目前價格已經(jīng)接近19萬元/噸，近一個月漲了50%以上，相比年初每噸5.7萬元左右的價格，漲幅已經(jīng)高達233%。“一貨難求”成為了當(dāng)前鋰離子電池公司原材料采購的現(xiàn)狀，很多原料生產(chǎn)公司的訂單已經(jīng)排到了明年。
鋰離子電池原材料價格上漲帶來最直接的影響是，公司毛利率的下降，而公司為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)將會選擇兩個角度來維持合理的毛利率：一是降低制造成本，二是提高產(chǎn)品價格。除此之外，有關(guān)動力鋰離子電池行業(yè)來說，原材料價格的上漲和毛利率下降會進一步壓縮小型電池公司的生存空間。
隨著動力鋰離子電池的產(chǎn)量擴張，未來關(guān)鍵原料可能無法跟上產(chǎn)量擴張節(jié)奏，面對“卡脖子”的風(fēng)險。所以動力鋰離子電池公司不能過分依賴分布不均的鋰資源，而是要多條路徑探索取材更便利、性價比更高、安全可靠性更強、性能更好的動力鋰離子電池技術(shù)和材料。
假如鋰礦資源不可持續(xù)，一是要求我們加快鋰離子電池循環(huán)使用體系的建設(shè)。目前一些機構(gòu)已經(jīng)開始展開對退役鋰離子電池進行相關(guān)回收利用的研究，但技術(shù)還相對不太成熟；二是，加緊研發(fā)新型材料的動力鋰離子電池技術(shù)路線。除了三元鋰與磷酸鐵鋰為代表的鋰離子電池，多種技術(shù)路線正在蓬勃發(fā)展。比如寧德時代的鈉離子電池、蜂巢能源的無鈷電池，以及氫燃料動力鋰電池、固態(tài)電池等。總的來說，動力鋰離子電池只要具備了高可靠性和高安全性兩大基本特性就能夠滿足新能源汽車發(fā)展和市場需求。
發(fā)展多種動力鋰離子電池技術(shù)路線，除了能夠抗衡鋰資源的匱乏，也可以讓電池做到更安全。在現(xiàn)有的各種探索中，最有可能成為下一代動力鋰離子電池的就是固態(tài)電池。固態(tài)電池不一定是全固態(tài)，最終也可能是半固態(tài)或半液態(tài)。有研究表明，固態(tài)電池可縮短充電時間，并可通過去除鋰離子電池所使用的易燃電解質(zhì)溶液而使電池組變得更加安全。
不過，固態(tài)電池研究當(dāng)前仍耗費巨大，而且在現(xiàn)實生活中也沒有相對可靠的應(yīng)用實例，預(yù)計將要花費多年時間才能解決應(yīng)用障礙，再普及到大眾市場。但令人欣喜的是，目前國內(nèi)外多家車企和電池公司都在持續(xù)對技術(shù)路線進行多元化探索。多元化、理性發(fā)展的動力鋰離子電池行業(yè)，無論對我國新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略、消費者的使用體驗，還是對公司本身的可持續(xù)發(fā)展而言，都具有重要意義。
