新能源技术路线的选择

  发布时间: 2019年06月27日 18:31:34   作者: 广丰能源网

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  4月21日晚上上海徐汇区某小区地下车库内,一辆特斯拉轿车突然冒烟燃烧,并引燃了停靠在旁边的一辆奥迪,相关视频传到网上后,引起了极大地关注。

  这并不是特斯拉第一次发生自燃,今年3月,一辆特斯拉Model S在广州市某小区地下停车场自燃;去年年初,重庆某小区地下车库中也有一辆特斯拉Model S毫无征兆地冒烟起火。同时,其他品牌的纯电动车的自燃也时有发生。

  一时间,关于电动车安全问题的讨论也引起了热烈争议。

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  为什么电动车会发生自燃?

  电动车频繁出现自燃或者爆炸背后有两个层次的原因:

  1)电池能量密度提高后导致电池稳定性下降;

  2)电池管理系统(BMS)技术不达标。

  第一点,电池能量密度过高。目前在电动车上使用的动力电池主要有两种,磷酸铁锂电池和三元锂电池。

  在三元锂电池大规模应用之前,磷酸铁锂电池是动力电池的主流路线,比亚迪(002594)早年也是做磷酸铁锂电池起家的。磷酸铁锂电池的优点是成本低,稳定性很好,因而更加安全。但是磷酸铁锂电池的主要不足是能量密度相对三元锂电池较低,这是由于其材料属性决定的。

  由于续航里程是电动车使用最大的痛点,因此电池系统提高能量密度对于电动车的重要性不言而喻。如果电池能量密度不能提高,相同电量的电池就会更重,这会导致电动车的百公里能耗上升,很多电被耗在了承载更重的电池上,而且更重的电池也会占用更大的空间,导致车身容量更加紧凑。

新能源技术路线的选择

  举个例子,比亚迪唐EV600这个车型,电池电量是82.8kwh,系统能量密度是161kwh,电池重量就是514kg,而唐EV600整备质量也只有2295kg,光电池就占了近1/4。161kwh的系统能量密度在行业内已经算的上高的了,如果能量密度更低,那么电池的重量就会更重。

  所以过去几年,政策的引导是鼓励往能量密度更高的方向发展,包括新能源补贴政策也给予能量密度高的电池更高的力度。三元锂电池由于在能量密度上有着更高的天花板,因此得以快速发展。

  何为三元,三元指的是正极使用镍、钴、猛或者镍、钴、铝三种材料,按照一定的比例形成的化合物。目前国内主要使用的NCM三元电池,而特斯拉使用的是松下的NCA三元电池(N/C/M/A分别指镍、钴、猛、铝四种元素)。

  以NCM三元电池为例,三种材料的比例不同,也会导致电池能量密度的不同,其中镍的含量越高,电池的能量密度也会越高,这也是行业开始由之前的532、622三元材料升级为811三元材料(811代表N/C/M三种材料比例为8:1:1,其他同理)。但是镍比例越高,正极材料的热稳定性就越差,安全隐患就越大。因此电池能量密度和安全性始终是需要权衡的两个方面。

  当然,解决的方法包括使用新型电解液、新的负极材料、表面涂覆等技术,不过目前由于成本和技术的问题尚难大规模应用。

  第二点:电池管理系统(BMS) 出现问题。我们以特斯拉model S经典的18650电池为例。18650指的是电池的直径和长度分别为18mm和65mm,0代表圆柱形电池。

  在model S85车型中,共有7104节18650电池。其中每74节并联成一个小单元,6个这样的单元串联成一个电池组,再由16个这样的电池组串联成整个电池板。

新能源技术路线的选择

  图片来源:YouTube视频截图

  要实现对这么多锂电池的管理,必须要有一套精细的电池管理系统。每节电池都有独立的保险丝链接着,当单节电池出现温度过高时,保险丝自动熔断,以保证不影响其他电池的正常工作。同时每一组电池之间也都有金属隔板分隔开。

新能源技术路线的选择

  图片来源:YouTube视频截图

  在电池组内部,还有密集的冷却液管路,通过内部流动的冷却液实现对电池组的降温,防止电池温度过高导致电池性能下降以及减低风险。

  同时在每一个电池组中,都有独立的电池管理系统位于电池组侧面,电池管理系统用来对众多电池的状态信息进行收集,包括充放电电压、电流,温度,电量等信息,然后将这些信息传输到中央处理器,然后再中央处理器发出指令,实现对单个电池的管理。

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  图片来源:YouTube视频截图

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