新能源技術路線的選擇

作者: 伊人影院科技集團 / 時間: 2019-05-16 16:54:56
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  4月21日晚上上海徐匯區某小區地下車庫內,一輛特斯拉轎車突然冒煙燃燒,並引燃了停靠在旁邊的一輛奧迪,相關視頻傳到網上後,引起了極大地關注。

  這並不是特斯拉第一次發生自燃,今年3月,一輛特斯拉Model S在廣州市某小區地下停車場自燃;去年年初,重慶某小區地下車庫中也有一輛特斯拉Model S毫無征兆地冒煙起火。同時,其他品牌的純電動車的自燃也時有發生。

  一時間,關於電動車安全問題的討論也引起了熱烈爭議。

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  為什麽電動車會發生自燃?

  電動車頻繁出現自燃或者爆炸背後有兩個層次的原因:

  1)電池能量密度提高後導致電池穩定性下降;

  2)電池管理係統(BMS)技術不達標。

  第一點,電池能量密度過高。目前在電動車上使用的動力電池主要有兩種,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

  在三元鋰電池大規模應用之前,磷酸鐵鋰電池是動力電池的主流路線,比亞迪(002594)早年也是做磷酸鐵鋰電池起家的。磷酸鐵鋰電池的優點是成本低,穩定性很好,因而更加安全。但是磷酸鐵鋰電池的主要不足是能量密度相對三元鋰電池較低,這是由於其材料屬性決定的。

  由於續航裏程是電動車使用最大的痛點,因此電池係統提高能量密度對於電動車的重要性不言而喻。如果電池能量密度不能提高,相同電量的電池就會更重,這會導致電動車的百公裏能耗上升,很多電被耗在了承載更重的電池上,而且更重的電池也會占用更大的空間,導致車身容量更加緊湊。

新能源技術路線的選擇

  舉個例子,比亞迪唐EV600這個車型,電池電量是82.8kwh,係統能量密度是161kwh,電池重量就是514kg,而唐EV600整備質量也隻有2295kg,光電池就占了近1/4。161kwh的係統能量密度在行業內已經算的上高的了,如果能量密度更低,那麽電池的重量就會更重。

  所以過去幾年,政策的引導是鼓勵往能量密度更高的方向發展,包括新能源補貼政策也給予能量密度高的電池更高的力度。三元鋰電池由於在能量密度上有著更高的天花板,因此得以快速發展。

  何為三元,三元指的是正極使用鎳、鈷、猛或者鎳、鈷、鋁三種材料,按照一定的比例形成的化合物。目前國內主要使用的NCM三元電池,而特斯拉使用的是鬆下的NCA三元電池(N/C/M/A分別指鎳、鈷、猛、鋁四種元素)。

  以NCM三元電池為例,三種材料的比例不同,也會導致電池能量密度的不同,其中鎳的含量越高,電池的能量密度也會越高,這也是行業開始由之前的532、622三元材料升級為811三元材料(811代表N/C/M三種材料比例為8:1:1,其他同理)。但是鎳比例越高,正極材料的熱穩定性就越差,安全隱患就越大。因此電池能量密度和安全性始終是需要權衡的兩個方麵。

  當然,解決的方法包括使用新型電解液、新的負極材料、表麵塗覆等技術,不過目前由於成本和技術的問題尚難大規模應用。

  第二點:電池管理係統(BMS) 出現問題。伊人影院以特斯拉model S經典的18650電池為例。18650指的是電池的直徑和長度分別為18mm和65mm,0代表圓柱形電池。

  在model S85車型中,共有7104節18650電池。其中每74節並聯成一個小單元,希力藥業,6個這樣的單元串聯成一個電池組,再由16個這樣的電池組串聯成整個電池板。

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  圖片來源:YouTube視頻截圖

  要實現對這麽多鋰電池的管理,必須要有一套精細的電池管理係統。每節電池都有獨立的保險絲鏈接著,當單節電池出現溫度過高時,保險絲自動熔斷,以保證不影響其他電池的正常工作。同時每一組電池之間也都有金屬隔板分隔開。

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  圖片來源:YouTube視頻截圖

  在電池組內部,還有密集的冷卻液管路,通過內部流動的冷卻液實現對電池組的降溫,防止電池溫度過高導致電池性能下降以及減低風險。

  同時在每一個電池組中,都有獨立的電池管理係統位於電池組側麵,電池管理係統用來對眾多電池的狀態信息進行收集,包括充放電電壓、電流,溫度,電量等信息,然後將這些信息傳輸到中央處理器,然後再中央處理器發出指令,實現對單個電池的管理。

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  圖片來源:YouTube視頻截圖

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