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動力電池技術(shù)之爭激烈誰能實現(xiàn)彎道超車？

時間:2016-04-08 11:32來源:車參作者:西顧

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電動汽車的發(fā)展在2016的開頭就走的頗為不順，去年電動車“退補”的余波未盡，今年工信部“三元鋰電暫停令”，又將動力電池的安全性推上了風口浪尖。

　　一波又一波的阻礙，無非來源于鋰電的兩個短板，安全性和成本。即便是行業(yè)翹楚特斯拉，也時不時“攤上事”。從去年新聞報道的幾起特斯拉起火的事件來看，三元鋰電池遇穿刺會短路噴火，正是其層層盔甲下的“軟肋”。

　　而另一種及其常見的電池，在鋰電各種各樣的話題背后，顯得十分平靜，那就是鎳氫電池。

　　鎳氫電池是二十世紀九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，具有長壽命、穩(wěn)定安全，無污染等特點，是最成熟的電池技術(shù)之一，已經(jīng)在汽車動力電池領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。和鋰電池的高能量密度相比，容量是鎳氫電池最大的限制。哪怕是最先進的純電動汽車，行駛里程還趕不上一輛普通的小轎車。因此，其主要是用作對電池容量要求較低一點的混動車的動力電池。

　　若撇開電池容量的限制不談，鎳氫電池的長壽和安全才是其得到廣泛運用的核心原因。

　　鎳氫電池在保證淺充淺放的情況下，可以做到比鋰電池更長的壽命，因此混動系統(tǒng)一般把電池的電量維持在40-80%之間，這種使用方式可大大的延長電池使用壽命，所以路上跑了10年的普銳斯還好好的。

　　電池的安全性則是世界性難題，對其討論永遠都只是相對而言的。鎳氫電池的安全性是由其自身電解質(zhì)的特性決定的，學過化學的都知道，氫是較活潑的，可與大部分的元素反應(yīng)，然后生成氫化物，從而避免電池內(nèi)部形成高壓環(huán)境。也正是這一點，決定了鎳氫電池的安全性比鋰電池要好。

　　但是，這一切都是基于電池本身理論而言的。一旦搭載在汽車上做動力電池使用，則要面臨著更加嚴苛和惡劣的條件。那么，混合動力車都是怎么做的呢？

　　電池壽命——要不要換電池？

　　不少的消費者都知道，頻繁的過充過放會造成電池蓄電能力的快速衰減。這樣的道理在動力電池上同樣適用。

　　那么汽車廠家的解決方案是什么呢？我們以走在混動領(lǐng)域前沿的豐田為例，其在2015年已經(jīng)投產(chǎn)了搭載國產(chǎn)混動系統(tǒng)的車型。

　　豐田雷凌雙擎通過電池管理系統(tǒng)，將電池容量控制在一定的范圍內(nèi)，同時發(fā)揮鎳氫電池在此區(qū)間循環(huán)壽命長的優(yōu)勢，實現(xiàn)電池的“淺充電、多循環(huán)”，避免過充過放電導致的加快老化，從而保證電池的使用壽命。

到了用戶層面，當儀表指示燈顯示電量充滿時，實際上電池只充到了75%，反之顯示空電時，電池實際還有30%的電量。這樣大的保護區(qū)間對于純電動車來說是個災(zāi)難，直接后果就導致了行駛里程縮短。而對于混動汽車上僅做為“能量中轉(zhuǎn)站”的鎳氫電池來說，卻是一舉兩得。

　　正是因為采用了這樣的技術(shù)，才創(chuàng)造出了加拿大豐田普銳斯出租車平均約70萬公里才更換一次電池的的記錄。普通消費者假定每年行駛2-3萬公里，70萬公里那將意味著23-35年的使用壽命。即使可以這么做，想來也沒有幾人愿意堅持……

　　安全性——會不會漏電？會不會自燃？

　　對于動力鋰電池來說，風險不可預(yù)測，但對于混動汽車搭載的鎳氫電池來說，漏電、自燃的風險則小得多。作為日常生活中最常見的電池種類，鎳氫電池已經(jīng)發(fā)展到了相當成熟的地步。混動汽車和電動車不同，電池不是車上的能量來源，僅作為能量的中轉(zhuǎn)站，并不承擔主要的儲能工作，進一步降低了風險。

　　此外，從產(chǎn)品開發(fā)層面上來說，一款電池的開發(fā)需要經(jīng)歷無數(shù)的考驗和歷練。

　　首先是各種變態(tài)的實驗：

　　電池安全性試驗：進行電池的過充/放電測試、高溫性能測試、外部短路測試、內(nèi)部短路測試、跌落測試以及擠壓測試；

　　跌落實驗：在1米-10米的范圍內(nèi)以厘米為單位任意調(diào)整高度，對電池單體進行跌落實驗，用以改進電池單元的抗震性能；

　　釘刺實驗：將電池單體固定，垂直于電池表面的撞針以20厘米/秒的速度刺入電池，以此模擬真實環(huán)境中電池受到外力穿刺的場景，消除在電池穿刺后引起短路、升溫甚至爆炸的潛在誘因。

　　除此之外還有其他各種嚴苛的寒冷，侵水，擠壓，耐火等實驗要求。

　　筆者也了解到，為使動力電池在各種嚴峻條件下都能正常發(fā)揮工作，雷凌雙擎還在在全國各地反復(fù)進行耐久和溫度實驗。

　　這保證了即便在極端的工況下，也不會出現(xiàn)漏電和爆炸的危險。我們知道日本是混動車型銷售的大市場，而在日本海嘯中，卻沒有一起豐田混動車漏電的案例。

動力電池技術(shù)之爭激烈誰能實現(xiàn)彎道超車？

　　除此之外，電池的布置對于安全性影響同樣很大。

由于體積太大，純電動汽車大多將電池平鋪在汽車底板下方。跟純電動車不同，混動車型大多將電池布置在后備箱靠前區(qū)域，能夠最大程度避免電池在行駛中遭受破壞的風險。并且通過在高壓零部件如電池的外圍包裹外殼或外罩，來實現(xiàn)高壓部件與車體及外界的“隔絕” ，在此基礎(chǔ)之上，再通過車輛內(nèi)置電腦實現(xiàn)對高壓零部件的防護物是否損壞及是否漏電進行實時監(jiān)控。

　　一旦車輛搭載的傳感器感應(yīng)到撞擊、水災(zāi)或是火災(zāi)等突發(fā)事件發(fā)生時，電池組控制模塊將會自動切斷電源。如此一來，即便出現(xiàn)撞擊、水災(zāi)或火災(zāi)，電池也不會出現(xiàn)漏電、甚至燃燒爆炸。

　　說一千道一萬，消費者最關(guān)心的是買一輛放心，安全的車。爺爺也曾說過，市場是檢驗動力電池安全性的唯一標準。有表現(xiàn)優(yōu)異的，比如豐田。截至2015年7月底，豐田混動全球累計銷量已經(jīng)突破800萬輛。并且這800萬輛混合動力轎車中，沒有出現(xiàn)過一起車輛自身原因?qū)е碌挠|電（漏電）、電池燃燒或爆炸的案例。據(jù)粗略統(tǒng)計，過去的十多年豐田在中國市場已經(jīng)累計銷售了超過8萬輛混動車型，同樣未出現(xiàn)一起電池漏電，爆炸事故。當然，也有很多廠家在產(chǎn)品安全性上把握不足，時常造成一些危險事故的發(fā)生。這也是為什么會產(chǎn)生“三元鋰電暫停令”。

　　電池技術(shù)之爭在近些年尤為激烈，除了性能差異之外，作為消費者，最關(guān)注的還是安全問題。畢竟，一切技術(shù)都應(yīng)該是為人類服務(wù)的，而不應(yīng)該帶來傷害。

　　或許，慢一點，才比較快。

　　總結(jié)：面對眼花繚亂的新能源材料，誰都想押寶在某一個電池的“新物種”上以實現(xiàn)彎道超車。但千萬不能忘了，安全才處于首要位置（在此為工信部點贊）。深挖安全的材料技術(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢特性，才能像豐田混動和雷凌雙擎一樣，真正占領(lǐng)未來汽車發(fā)展的高地。

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