目前, 新能源汽车大多使用锂电池, 但在实际运行中, 因为锂电一致性和安全性问题, 新能源汽车着火事件常有发生.
围绕锂电池的相关技术问题, 记者采访了清华大学核研院锂离子电池实验室主任何向明.
强化电池技术, 制造水平
中国能源报: 您怎样看待普遍存在的电池一致性问题.
何向明: 手机电池都是单块使用, 但现在无论是大规模储能还是电动车, 都需要将很多电池连在一起. 以特斯拉为例, 几千块18650电池串并联在一起, 就会带来一致性问题, 电流电压在实际分配中会出现不均. 这会带来两大危害, 一是系统寿命大幅下降; 二是导致电池发热, 存在安全隐患.
中国能源报: 如何确保电池的一致性, 防止问题发生?
何向明: 大家的普遍做法是, 通过容量, 电压等一系列参数对电池进行筛选, 但这些筛选的过程目前比较复杂, 且效果都有局限性, 也有很多的问题, 有些是由于测量误差造成的.
目前设备的测量误差大多在1%左右, 实际上要达到电池一致性要求, 误差就要低于1%. 从制造角度来说, 全自动化的制造工程因设备精度, 测量参数固定, 减少了人为因素, 在提升一致性方面有了很大改进.
我们也在思考其他方法来解决一致性问题, 由此提出了用串联充放电进行一致性筛选的思路. 具体是先对所有从工厂产出电池的一致性做筛选, 然后串联, 再进行充放电, 这样就可以避免设备误差.
中国能源报: 新能源汽车电池着火事件经常见诸报端, 进一步突出了锂电池的安全性问题. 如何确保电池安全性?
何向明: 电池安全事故是概率性事件. 目前的检测标准不能完全消除电池的安全性问题. 锂电池属于易燃物, 其能量密度高, 有正极, 负极, 使用过程中的发热会带来热失控问题. 目前从电池本体技术上加强技术攻关, 5-10年左右可以做到保证电池的安全.
电池安全性和与制造水平密切相关, 比如空气中的粉尘, 如若落在隔膜上, 人的肉眼是看不到的, 但这对电池性能影响很大. 电池的安全性与电池厂的管理水平, 制造水平息息相关. 要提高电池的安全性和可靠性, 就要在各方面逐步提升, 要贯穿在生产管理的各环节.
10-15分钟快充较现实
中国能源报: 日韩在锂电技术上领先中国, 受益于国内新能源汽车的爆发, 中国在锂电方面也在迎头赶上, 这种差距在逐渐缩小.
何向明: 在锂电领域, 论创新能力, 美国第一; 论质量水平, 日本第一; 论制造水平, 韩国第一. 但中国的综合能力是最强的, 在锂电综合竞争力上, 性价比上是领先的. 所以中日韩美对锂电行业而言, 都是不可或缺的.
中国能源报: 现在关于电动汽车快充技术的报道很多, 5分钟快充是否可行?
何向明: 锂电快充是有希望的, 但是像网上炒作的5分钟即可充满电, 是伪命题. 我们认为10-15分钟是比较现实的目标. 比如一辆车50度电, 1小时充电就要50千瓦的充电桩; 6分钟充满电, 就要500千瓦的充电桩, 500千瓦的充电桩, 如果是220伏的电压, 电流就是2000多安培, 这是不可能的, 在小区里就不会让用, 这涉及到小区基础设施增容. 此外, 快充对电池的寿命, 安全性有着极大的隐患.
在快充方面, 我们也在做一些技术上的储备, 自主研发了一种负极材料, 可极大缩短充电时间, 目前还处在实验室阶段.
不应单纯以能量密度为指标
中国能源报: 国家计划到2020年, 电池单体能量密度达到300瓦时每千克, 据了解, 宁德时代, 天津力神, 国轩高科企业研发团队, 已基本实现了300瓦时/公斤动力电池的研发. 300瓦时的目标似乎已不是挑战.
何向明: 300瓦时的目标单纯在技术上来说不是问题, 但电池作为大规模应用的产品, 最终是用在新能源汽车上, 不能只考虑充放电容量, 更要考虑安全性, 可靠性, 还需要在实践中不断验证, 在可靠性能上要绝对过关.
国家出台新能源汽车补贴标准, 对补贴设定门槛, 规定了以电池能量密度为导向, 本意是好的.
但也有一定的副作用, 首先在成本上推高了电池的制造成本, 带来企业成本的上涨, 另一方面企业为达到技术指标要求, 需负重前行.
比较而言, 国外在电池发展上, 在满足一定能量密度的前提下, 更多关注电池的可靠性和安全性.
中国能源报: 我们看到现在很多新技术不断涌现, 有专家认为锂电能量密度在不断接近天花板, 对此您怎么看?
何向明: 锂电技术是由材料决定的, 是从材料中不断进化的电化学, 锂电进步不是一蹴而就, 也不是三天两头就有进展出来, 而是像蜗牛一样慢慢爬行的过程.
现在经常说有很多新技术取得这样或那样的进展, 但技术进步突破需要长时间的积累. 任何行业的发展都是一个稳步发展的过程, 实验室的突破也往往需要很长的历程转化为现实生产力.
另外任何电池技术都有天花板, 技术好坏, 市场是最好的检测——用户选择和投资趋向, 现绝大多数的新能源汽车都是锂电池来驱动.
