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動力電池自燃的背后:鈦酸鋰電池能否登陸車用市場

時間:2019-05-08 編輯:池龍新能源 游覽:2091次

    4月21日晚,一輛特斯拉型汽車在上海一個住宅區的車庫里自燃,蔓延到附近的車輛上。4月22日,一輛野馬ES8也著火了。多起電動汽車自燃事件將電動汽車推上了風暴的前沿。一些網友甚至透露,電動汽車停車位的申請將受到該公司“不公平”的對待。

    截至目前,特斯拉等公司尚未對電動汽車自燃的原因作出正式解釋。歐洲汽車與李海波歲的郭城公司聯合創始人兼首席商務官就這一問題進行了交談。在他看來,特斯拉在三動力系統中已經達到了非常高的水平,但其產品有不止一次自燃事件,這與其電池技術路線本身有關。

    特斯拉應用的三元鋰電池負極資料為碳系資料,在李海波看來,碳負極電池自身便是一種本質不夠安全的電池。清華大學歐陽明高院士去年發表的一篇論文指出:正極對動力電池的充電狀態會釋放氧氣,只會產生較少的熱量,即電池不會被內部短路所產生的熱量點燃;然而,當負極存在時,強還原負極(碳材料)會消耗正極產生的氧氣,產生大量熱量,最終導致整個電池的熱失控。

    一般來說,碳材料本身是易燃的,碳材料嵌入的鋰會形成化合物LiC6,其性能接近鋰,因此它可以直接在空氣中自燃。因此,鋰電池缺乏安全性是由于碳負極材料的存在,這是材料本身的一個安全隱患。


    因此,國創選擇進入動力電池新領域:鈦酸鋰電池。


    今天,三元磷酸鐵鋰電池占據了電力電池行業的90多個市場。作為一個新的動力電池制造商,Guochuangcheng并沒有進入目前的主流市場,而是選擇專注于鈦酸鋰電池。當然,這也是因為鈦酸鋰電池有自己的相對優勢。


    首先,與只能依靠外部控制系統來保證安全的鈦酸鋰電池相比,鈦酸鋰電池是材料層面上的安全。李海波對益歐汽車說,由于采用尖晶石結構的鈦酸鋰,這種結構的材料在嵌鋰過程中幾乎沒有體積變化,且嵌鋰潛力較高。因此,即使在低溫、高倍率充電等惡劣環境的后期,鈦酸鋰電池也不會達到鋰金屬的沉淀電位,從而降低鋰枝晶形成的幾率和短路的風險。


    另外,即使發生內部短路,鈦酸鋰電池的溫度也只能上升到60℃,不能達到電池燃燒的溫度水平。鈦酸鋰的主體是氧化鈦,它本身不會燃燒。根據李海波,鋰插層石墨負極的燃燒放熱是鈦酸鋰負極的10倍左右?!凹词光佀徜囯姵厝紵?,它的燃燒速度也很慢,而且不會爆炸?!?/p>


    除了安全性高以外,李海波暗示,鈦酸鋰電池還具有其余三大好處:第一、應用壽命長,高倍率充放電次數能達到其余范例電池的10倍以至20倍以上;第二,溫域寬,能夠在高溫或低溫條件下失常的事情;第三,可以實現高倍率充放電,鈦酸鋰電池可在10分鐘,甚至5分鐘內充滿,耗時遠低于三元鋰電池的1小時。


    既然有這么多優點,為什么中國主流汽車產品不使用鈦酸鋰電池呢?因為這種電池的能量密度與對手相比太低。國家生產的鈦酸鋰電池的能量密度為100Wh / kg,約為磷酸鐵鋰電池的70%~80%,而三元鋰電池僅為50%~60%。以特斯拉車型為例,該車的續航里程超過500公里,但如果被鈦酸鋰電池取代,它可能只能行駛300公里。此外,鈦酸鋰電池的成本高于三元鋰電池的成本。因此,能量密度和續航里程是主要考慮因素的乘用車制造商已經放棄了這種電池類別。


    鈦酸鋰電池的市場在哪里?


    雖然該公司于2016年11月才注冊,生產的電池直到2018年底才正式投產,但其團隊成員從事鈦酸鋰電池的開發和生產已超過10年,根據"李海波"。關注這類電池的發展是因為他們看到了很多市場機會。

    “目前的客戶反饋是非常積極的,”李海波說。目前,國成已與部分軌道交通公司達成大宗采購協議,在新能源礦車領域贏得了部分訂單,在物流等領域也有客戶。


    這些客戶的共同之處是,他們把安全作為核心需求和基本門檻,同時充分考慮到電池的經濟性和使用壽命。根據李海波的規定,鈦酸鋰電池的高倍率循環充放電壽命可達5萬倍,遠遠超過整車的使用壽命。相比之下,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的高倍率充放電壽命一般只有幾百倍,即使低倍率充放電也只能達到數千次循環。由于國成客戶的車輛尺寸較大,電池負載空間較大,因此對能量密度的要求相對較低。


    此外,李海波表明超過12噸的插電式混合動力卡車今年已進入國家新能源汽車補貼名單,這正在刺激國創進入該領域的發展。與此同時,他還表示,該公司正在積極與一些公交車制造商和重型機械制造商進行溝通。公交車制造商被鈦酸鋰電池在高速充放電和長壽命方面的優勢所吸引,而重型機械公司則關注這類電池的高速充放電和寬溫度范圍。此外,國創成還積極推動了儲能市場的發展。由于其高倍率性能,鈦酸鋰電池具有非常大的能量存儲和調頻空間。


    根據李海波,從長遠來看,國創還計劃進軍乘用車市場。隨著幾起自燃事故的爆發,乘用車是否會堅持將能量密度和耐久性作為未來的首要考慮因素尚不清楚;在大里程電動汽車市場上,鈦酸鋰電池的特性可以解決兩個問題:安全性和里程A。此外,預計在未來2-3年內,48V起停系統將成為客車的標準,鈦酸鋰也將成為起停電池。最好的選擇之一。


    6月14日,在楊元慶在上海虹橋世界貿易展覽館舉行的“2019年全球新經濟年會”上,1億歐元的汽車將主辦新能源汽車產業峰會,這是年會的重要組成部分。在本次峰會上,我們將加入新能源汽車產業上下游的高端新能源汽車產業,如主流整車廠、核心三大電力系統供應商、充電服務企業等,“在后補貼時代,新能源汽車產業改革與創新的機遇”。


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