目前, 新能源汽車大多使用鋰電池, 但在實際運行中, 因為鋰電一致性和安全性問題, 新能源汽車著火事件常有發生.
圍繞鋰電池的相關技術問題, 記者採訪了清華大學核研院鋰離子電池實驗室主任何向明.
強化電池技術, 製造水平
中國能源報: 您怎樣看待普遍存在的電池一致性問題.
何向明: 手機電池都是單塊使用, 但現在無論是大規模儲能還是電動車, 都需要將很多電池連在一起. 以特斯拉為例, 幾千塊18650電池串並聯在一起, 就會帶來一致性問題, 電流電壓在實際分配中會出現不均. 這會帶來兩大危害, 一是系統壽命大幅下降; 二是導致電池發熱, 存在安全隱患.
中國能源報: 如何確保電池的一致性, 防止問題發生?
何向明: 大家的普遍做法是, 通過容量, 電壓等一系列參數對電池進行篩選, 但這些篩選的過程目前比較複雜, 且效果都有局限性, 也有很多的問題, 有些是由於測量誤差造成的.
目前設備的測量誤差大多在1%左右, 實際上要達到電池一致性要求, 誤差就要低於1%. 從製造角度來說, 全自動化的製造工程因設備精度, 測量參數固定, 減少了人為因素, 在提升一致性方面有了很大改進.
我們也在思考其他方法來解決一致性問題, 由此提出了用串聯充放電進行一致性篩選的思路. 具體是先對所有從工廠產出電池的一致性做篩選, 然後串聯, 再進行充放電, 這樣就可以避免設備誤差.
中國能源報: 新能源汽車電池著火事件經常見諸報端, 進一步突出了鋰電池的安全性問題. 如何確保電池安全性?
何向明: 電池安全事故是機率性事件. 目前的檢測標準不能完全消除電池的安全性問題. 鋰電池屬於易燃物, 其能量密度高, 有正極, 負極, 使用過程中的發熱會帶來熱失控問題. 目前從電池本體技術上加強技術攻關, 5-10年左右可以做到保證電池的安全.
電池安全性和與製造水平密切相關, 比如空氣中的粉塵, 如若落在隔膜上, 人的肉眼是看不到的, 但這對電池性能影響很大. 電池的安全性與電池廠的管理水平, 製造水平息息相關. 要提高電池的安全性和可靠性, 就要在各方面逐步提升, 要貫穿在生產管理的各環節.
10-15分鐘快充較現實
中國能源報: 日韓在鋰電技術上領先中國, 受益於國內新能源汽車的爆發, 中國在鋰電方面也在迎頭趕上, 這種差距在逐漸縮小.
何向明: 在鋰電領域, 論創新能力, 美國第一; 論質量水平, 日本第一; 論製造水平, 韓國第一. 但中國的綜合能力是最強的, 在鋰電綜合競爭力上, 性價比上是領先的. 所以中日韓美對鋰電行業而言, 都是不可或缺的.
中國能源報: 現在關於電動汽車快充技術的報道很多, 5分鐘快充是否可行?
何向明: 鋰電快充是有希望的, 但是像網上炒作的5分鐘即可充滿電, 是偽命題. 我們認為10-15分鐘是比較現實的目標. 比如一輛車50度電, 1小時充電就要50千瓦的充電樁; 6分鐘充滿電, 就要500千瓦的充電樁, 500千瓦的充電樁, 如果是220伏的電壓, 電流就是2000多安培, 這是不可能的, 在小區裡就不會讓用, 這涉及到小區基礎設施增容. 此外, 快充對電池的壽命, 安全性有著極大的隱患.
在快充方面, 我們也在做一些技術上的儲備, 自主研發了一種負極材料, 可極大縮短充電時間, 目前還處在實驗室階段.
不應單純以能量密度為指標
中國能源報: 國家計划到2020年, 電池單體能量密度達到300瓦時每千克, 據了解, 寧德時代, 天津力神, 國軒高科企業研發團隊, 已基本實現了300瓦時/公斤動力電池的研發. 300瓦時的目標似乎已不是挑戰.
何向明: 300瓦時的目標單純在技術上來說不是問題, 但電池作為大規模應用的產品, 最終是用在新能源汽車上, 不能只考慮充放電容量, 更要考慮安全性, 可靠性, 還需要在實踐中不斷驗證, 在可靠性能上要絕對過關.
國家出台新能源汽車補貼標準, 對補貼設定門檻, 規定了以電池能量密度為導向, 本意是好的.
但也有一定的副作用, 首先在成本上推高了電池的製造成本, 帶來企業成本的上漲, 另一方面企業為達到技術指標要求, 需負重前行.
比較而言, 國外在電池發展上, 在滿足一定能量密度的前提下, 更多關注電池的可靠性和安全性.
中國能源報: 我們看到現在很多新技術不斷湧現, 有專家認為鋰電能量密度在不斷接近天花板, 對此您怎麼看?
何向明: 鋰電技術是由材料決定的, 是從材料中不斷進化的電化學, 鋰電進步不是一蹴而就, 也不是三天兩頭就有進展出來, 而是像蝸牛一樣慢慢爬行的過程.
現在經常說有很多新技術取得這樣或那樣的進展, 但技術進步突破需要長時間的積累. 任何行業的發展都是一個穩步發展的過程, 實驗室的突破也往往需要很長的曆程轉化為現實生產力.
另外任何電池技術都有天花板, 技術好壞, 市場是最好的檢測——用戶選擇和投資趨向, 現絕大多數的新能源汽車都是鋰電池來驅動.
