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动力电池自燃的背后:钛酸锂电池能否登陆车用市场

时间:2019-05-08 编辑:池龙新能源 游览:1561次

    4月21日晚,一辆特斯拉型汽车在上海一个住宅区的车库里自燃,蔓延到附近的车辆上。4月22日,一辆野马ES8也着火了。多起电动汽车自燃事件将电动汽车推上了风暴的前沿。一些网友甚至透露,电动汽车停车位的申请将受到该公司“不公平”的对待。

    截至目前,特斯拉等公司尚未对电动汽车自燃的原因作出正式解释。欧洲汽车与李海波岁的郭城公司联合创始人兼首席商务官就这一问题进行了交谈。在他看来,特斯拉在三动力系统中已经达到了非常高的水平,但其产品有不止一次自燃事件,这与其电池技术路线本身有关。

    特斯拉应用的三元锂电池负极资料为碳系资料,在李海波看来,碳负极电池自身便是一种本质不够安全的电池。清华大学欧阳明高院士去年发表的一篇论文指出:正极对动力电池的充电状态会释放氧气,只会产生较少的热量,即电池不会被内部短路所产生的热量点燃;然而,当负极存在时,强还原负极(碳材料)会消耗正极产生的氧气,产生大量热量,最终导致整个电池的热失控。

    一般来说,碳材料本身是易燃的,碳材料嵌入的锂会形成化合物LiC6,其性能接近锂,因此它可以直接在空气中自燃。因此,锂电池缺乏安全性是由于碳负极材料的存在,这是材料本身的一个安全隐患。


    因此,国创选择进入动力电池新领域:钛酸锂电池。


    今天,三元磷酸铁锂电池占据了电力电池行业的90多个市场。作为一个新的动力电池制造商,Guochuangcheng并没有进入目前的主流市场,而是选择专注于钛酸锂电池。当然,这也是因为钛酸锂电池有自己的相对优势。


    首先,与只能依靠外部控制系统来保证安全的钛酸锂电池相比,钛酸锂电池是材料层面上的安全。李海波对益欧汽车说,由于采用尖晶石结构的钛酸锂,这种结构的材料在嵌锂过程中几乎没有体积变化,且嵌锂潜力较高。因此,即使在低温、高倍率充电等恶劣环境的后期,钛酸锂电池也不会达到锂金属的沉淀电位,从而降低锂枝晶形成的几率和短路的风险。


    另外,即使发生内部短路,钛酸锂电池的温度也只能上升到60℃,不能达到电池燃烧的温度水平。钛酸锂的主体是氧化钛,它本身不会燃烧。根据李海波,锂插层石墨负极的燃烧放热是钛酸锂负极的10倍左右。“即使钛酸锂电池燃烧,它的燃烧速度也很慢,而且不会爆炸。”


    除了安全性高以外,李海波暗示,钛酸锂电池还具有其余三大好处:第一、应用寿命长,高倍率充放电次数能达到其余范例电池的10倍以至20倍以上;第二,温域宽,能够在高温或低温条件下失常的事情;第三,可以实现高倍率充放电,钛酸锂电池可在10分钟,甚至5分钟内充满,耗时远低于三元锂电池的1小时。


    既然有这么多优点,为什么中国主流汽车产品不使用钛酸锂电池呢?因为这种电池的能量密度与对手相比太低。国家生产的钛酸锂电池的能量密度为100Wh / kg,约为磷酸铁锂电池的70%~80%,而三元锂电池仅为50%~60%。以特斯拉车型为例,该车的续航里程超过500公里,但如果被钛酸锂电池取代,它可能只能行驶300公里。此外,钛酸锂电池的成本高于三元锂电池的成本。因此,能量密度和续航里程是主要考虑因素的乘用车制造商已经放弃了这种电池类别。


    钛酸锂电池的市场在哪里?


    虽然该公司于2016年11月才注册,生产的电池直到2018年底才正式投产,但其团队成员从事钛酸锂电池的开发和生产已超过10年,根据"李海波"。关注这类电池的发展是因为他们看到了很多市场机会。

    “目前的客户反馈是非常积极的,”李海波说。目前,国成已与部分轨道交通公司达成大宗采购协议,在新能源矿车领域赢得了部分订单,在物流等领域也有客户。


    这些客户的共同之处是,他们把安全作为核心需求和基本门槛,同时充分考虑到电池的经济性和使用寿命。根据李海波的规定,钛酸锂电池的高倍率循环充放电寿命可达5万倍,远远超过整车的使用寿命。相比之下,磷酸铁锂电池和三元锂电池的高倍率充放电寿命一般只有几百倍,即使低倍率充放电也只能达到数千次循环。由于国成客户的车辆尺寸较大,电池负载空间较大,因此对能量密度的要求相对较低。


    此外,李海波表明超过12吨的插电式混合动力卡车今年已进入国家新能源汽车补贴名单,这正在刺激国创进入该领域的发展。与此同时,他还表示,该公司正在积极与一些公交车制造商和重型机械制造商进行沟通。公交车制造商被钛酸锂电池在高速充放电和长寿命方面的优势所吸引,而重型机械公司则关注这类电池的高速充放电和宽温度范围。此外,国创成还积极推动了储能市场的发展。由于其高倍率性能,钛酸锂电池具有非常大的能量存储和调频空间。


    根据李海波,从长远来看,国创还计划进军乘用车市场。随着几起自燃事故的爆发,乘用车是否会坚持将能量密度和耐久性作为未来的首要考虑因素尚不清楚;在大里程电动汽车市场上,钛酸锂电池的特性可以解决两个问题:安全性和里程A。此外,预计在未来2-3年内,48V起停系统将成为客车的标准,钛酸锂也将成为起停电池。最好的选择之一。


    6月14日,在杨元庆在上海虹桥世界贸易展览馆举行的“2019年全球新经济年会”上,1亿欧元的汽车将主办新能源汽车产业峰会,这是年会的重要组成部分。在本次峰会上,我们将加入新能源汽车产业上下游的高端新能源汽车产业,如主流整车厂、核心三大电力系统供应商、充电服务企业等,“在后补贴时代,新能源汽车产业改革与创新的机遇”。