動力電池頻頻自燃背后：鈦酸鋰電池能否借此登陸乘用車市場？
時間:2019-04-29 21:44來源:億歐 作者:綜合報道
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4月21日晚，上海某小區(qū)車庫一輛特斯拉Model S自燃并波及臨近車輛；4月22日，一輛蔚來ES8也出現(xiàn)起火現(xiàn)象……多起電動車自燃事件把電動車又推向了風(fēng)口浪尖。甚至有網(wǎng)友爆料稱，電動汽車申請車位都會遭物業(yè)的“不公平”對待。
截止目前，特斯拉等企業(yè)并未就電動車自燃的原因做出官方解釋。億歐汽車就此問題與國創(chuàng)成聯(lián)合創(chuàng)始人、首席商務(wù)官李海波進行了交談。在他看來，特斯拉在三電系統(tǒng)已經(jīng)達到了很高的水平，但旗下產(chǎn)品還是不止一次出現(xiàn)自燃的事件，這與其電池技術(shù)路線本身有關(guān)。
特斯拉使用的三元鋰電池負極材料為碳系材料，在李海波看來，碳負極電池本身就是一種本質(zhì)不夠安全的電池。清華大學(xué)歐陽明高院士去年發(fā)表論文指出：動力電池充電態(tài)的正極會釋放氧氣，只產(chǎn)生較少熱量，即電池不會被內(nèi)部短路的熱量產(chǎn)生點燃；但有負極存在時，強還原性的負極（碳系材料）會消耗正極產(chǎn)生的氧氣，并產(chǎn)生大量熱，最終導(dǎo)致整個電池出現(xiàn)熱失控。
通俗來講，碳系材料本身是易燃物，再加上碳系材料嵌鋰會形成化合物L(fēng)iC6，其性質(zhì)接近于鋰單質(zhì)，在空氣中就可以直接自燃。所以，鋰電池的安全性短板是因為存在碳系負極材料，是材料本身的安全隱患。
因此，國創(chuàng)成選擇進入一個新的動力電池領(lǐng)域：鈦酸鋰電池。
鈦酸鋰電池：高安全性與低能量密度并存
如今，三元鋰、磷酸鐵鋰電池已經(jīng)占據(jù)了我國動力電池產(chǎn)業(yè)90%以上的市場。作為一家新晉的動力電池制造商，國創(chuàng)成并未進入當(dāng)下的主流市場，而是選擇專注于鈦酸鋰電池。當(dāng)然，這也是以為你鈦酸鋰電池自身有著相對優(yōu)勢。
首先，與三元鋰或磷酸鐵鋰電池只能靠外部管控系統(tǒng)保證安全相比，鈦酸鋰電池是材料層級的安全。李海波對億歐汽車談到，由于采用尖晶石結(jié)構(gòu)鈦酸鋰，該結(jié)構(gòu)的材料在脫嵌鋰過程中幾乎沒有體積變化，且嵌鋰電位相對較高，所以即使后期在低溫、高倍率充電等惡劣使用環(huán)境下，鈦酸鋰電池也不會達到金屬鋰的析出電位，降低了形成鋰枝晶的概率和短路風(fēng)險。
此外，即使內(nèi)部出現(xiàn)短路情況，鈦酸鋰電池的溫度最高只能升至60℃，達不到電池燃燒的溫度水平。鈦酸鋰的主體構(gòu)成是氧化鈦，本身不會燃燒的。據(jù)李海波介紹，嵌鋰后的石墨負極燃燒放熱量是鈦酸鋰負極的10倍左右。“就算鈦酸鋰電池發(fā)生燃燒，也是緩慢燃燒，不會爆炸。”他補充道。
除了安全性高之外，李海波表示，鈦酸鋰電池還具備其他三大優(yōu)點：第一、使用壽命長，高倍率充放電次數(shù)能達到其他類型電池的10倍甚至20倍以上；第二，溫域?qū)挘梢栽诘蜏鼗蚋邷貤l件下正常的工作；第三，可以實現(xiàn)高倍率充放電，鈦酸鋰電池可在10分鐘，甚至5分鐘內(nèi)充滿，耗時遠低于三元鋰電池的1小時。
既然優(yōu)點這么多，為何我國主流汽車產(chǎn)品并未采用鈦酸鋰電池？因為相較于對手，此類電池的能量密度過低了。國創(chuàng)成目前可量產(chǎn)的鈦酸鋰電池能量密度為100Wh/kg，約為磷酸鐵鋰電池的70%~80%，只有三元鋰電池的50%~60%。以特斯拉Model S為例，該車續(xù)航里程超過500公里，但若換成鈦酸鋰電池也許只能跑300公里。此外，鈦酸鋰電池的成本也較三元鋰電池更高。因此，以能量密度和續(xù)航里程作為主要考量依據(jù)的乘用車制造商放棄了這一電池品類。
鈦酸鋰電池的市場何在？
雖然國創(chuàng)成于2016年11月才注冊成立，生產(chǎn)的電池在2018年底才正式投產(chǎn)，但據(jù)李海波介紹，該公司的團隊成員從事鈦酸鋰電池的研發(fā)與生產(chǎn)已有10年以上的歷史了。只專注于這一種電池的研發(fā)，就是因為他們看到了一個不小的市場機會。
“從目前的客戶反饋來看是非常積極的，”李海波表示。目前，國創(chuàng)成已與一些軌道交通公司達成了批量采購協(xié)議，并拿下了部分新能源礦車領(lǐng)域的訂單，還在物流等領(lǐng)域擁有客戶。
這些客戶的共同點在于，把安全性作為核心訴求和基礎(chǔ)門檻，同時需要充分考量經(jīng)濟性和電池的使用壽命。據(jù)李海波介紹，鈦酸鋰電池的電芯能夠達到5萬次高倍率的循環(huán)充電放壽命，遠超整車使用壽命。作為對比，磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池的高倍率充放電壽命一般只有幾百次，即使是低倍率充放電也只能實現(xiàn)數(shù)千次的循環(huán)。由于國創(chuàng)成客戶的車輛尺寸較大，有更大的空間裝載電池，所以對于能量密度的要求則相對較低。
此外，李海波表示，12噸以上的插電式混合動力貨車也已在今年進入國家對新能源汽車政策補貼的名單，這正在刺激國創(chuàng)成向這一領(lǐng)域發(fā)展。同時，他還表示，該公司正在與部分客車制造商和重型機械制造商進行積極溝通。客車制造商被鈦酸鋰電池在高倍率充放電和長壽命方面的優(yōu)勢所吸引，而重型機械企業(yè)則看中此類電池高倍率充放電和寬溫域的特點。此外，國創(chuàng)成在儲能市場也有積極推進，鈦酸鋰電池由于它的高倍率性能，在儲能調(diào)頻里有非常大的發(fā)揮空間。
據(jù)李海波透露，長遠來看，國創(chuàng)成也有入局乘用車市場的規(guī)劃。隨著多起自燃事件的爆發(fā)，乘用車未來是否還會堅持以能量密度和長續(xù)航為第一考量因素還是未知數(shù)；在增程式電動車市場，鈦酸鋰電池的特性可以解決安全性與里程焦慮兩方面問題；此外，預(yù)計未來2-3內(nèi)，48V啟停系統(tǒng)將成為乘用車的標配，鈦酸鋰也是啟停電池的最佳選擇之一。
李海波表示，就當(dāng)下而言，國創(chuàng)成最緊急的事務(wù)是旗下工廠的產(chǎn)能擴充，該公司現(xiàn)有的產(chǎn)能已遠遠無法滿足既有訂單需求。“我們非常看好鈦酸鋰電池這個市場。”他補充道。
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