动力电池之争愈演愈烈 三元锂电池客车“暂停”之惑
时间:2016-02-19 13:33来源:中国工业报 作者:西顾
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“工信部相关人士日前表示，为进一步提高新能源汽车产品安全技术门槛，将组织开展对三元锂电池客车等车型在现行安全标准体系下的风险评估。在评估完成前，暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。此举意味着这些车型将无法获得新能源补贴，车型的销售、生产将受到极大影响。
动力电池之争愈演愈烈 三元锂电池客车被“暂停”农历新年前后，三元锂电池再次引发热议。在2016电动车百人会论坛上，工信部相关人士表示，将暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。
事实上，由于三元锂电池的材料特性，业界关于锂电池发展路线的争论已久。工信部此次明确表示，三元锂电池比能量高，循环性能好，是未来锂电池一个重要的发展方向，但是在这个领域我国起步晚，用于客车的安全性开发和验证还不够，工信部正在考虑进一步提高新能源汽车产品安全技术门槛，组织开展对三元锂电池客车等车型在现行安全标准体系下的风险评估。在评估完成前，暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。
尽管此次涉及的主要是客车产品，并不是我们日常接触的乘用车，但暂停列入目录意味着这些车型将无法获得新能源补贴，车型的销售、生产将受到很大影响。
“暂停”之惑
早在此之前，相关专家就已经提出对三元锂电池大量应用在商用车上的担忧。其中，国家863计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组组长、清华大学教授欧阳明高就不止一次地表达了对电动客车大量使用三元锂电池的担忧。
欧阳明高认为，不同车型应采用不同类型的电池，例如乘用车看重续驶里程，应主导采用高比能量的三元锂离子电池；客车则更看重安全性，可以采用比能量相对低一点但稳定性更高的磷酸铁锂电池。
显然，相关部委关于“暂停”的决定并不是拍拍脑袋就想出来的，想必也是经过与业内专家谨慎探讨后做出的决定。但是对于相关厂商而言，尤其是那些已经开始向商用车供货的三元锂电池生产厂商而言，不啻是一声惊雷。
谁都知道，汽车动力电池作为一种集高科技和高风险于一身的产品，与目前很多具有前瞻性的风险投资类似。经过多轮试验匹配，好不容易才搭建的供应链，一旦遭遇暂停，就有可能前功尽弃。
“查电池质量，查产品一致性，查骗补行为，这才是政府应该做的事情，而不是规定你应该用什么电池，应该生产什么车。对于“暂停”一事，一位相关汽车厂高管不无激动地表示。
既然对于动力电池产品与动力电池企业都有相关的产品标准和企业准入条件，在两方面都合格的情况下，为什么说停就停呢？一些电池企业心生疑惑。
工信部此次所言是“暂停”，暂停之后如何走向，依旧是个敏感的问题。
系统才是决定因素
就汽车动力电池的特性而言，当前国内市场上流行的主要是两种锂离子电池——磷酸铁锂电池和三元材料锂电池，说的均是就其正极而言。三元锂电池和磷酸铁锂电池由于电池结构、材料和充放电特性的不同，其主要区别集中在能量密度和安全性上。通俗来讲，三元锂电池能量密度更大，但安全性经常受到怀疑；磷酸铁锂电池虽然能量密度小，但安全性得到更多认可。
单从材料特性而言，两种材料都会在到达一定温度时发生分解，三元锂材料大概在200℃左右发生分解，而磷酸铁锂则在700~800℃时才发生分解。并且，三元锂材料的化学反应更加剧烈，会释放出氧分子，在高温作用下电解液迅速燃烧，发生连锁反应。而磷酸铁锂发生分解时不会像三元锂材料那样释放氧分子，燃烧也没有那么剧烈。也就是说，仅从锂离子电池的正极材料特性而言，很明确，三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火或发生意外事故。
但任何事情都是相对而不是绝对的，对于锂离子电池的稳定性或不稳定性同样如此。最终决定电动汽车安全性的，并不是靠电池材料或单体电池，而是要依赖整个动力电池包，更准确点儿说是靠包含电池控制单元的动力电池系统。
简单而言，动力电池控制单元BCU相当于电池管理系统BMS（Bat鄄teryManagementSystem）的主控单元，它必须具有过充保护（OVP）、过放保护（UVP）、过温保护（OTP）、过流保护（OCP）等功能，一旦发生意外，能够立刻切断电流，有的系统甚至能自动启动自身的灭火措施。
对一辆装有动力电池系统的整车而言，有关动力电池的安全防护，自上而下、自外而里包括整车、动力电池系统、动力电池包、模组、电芯等几个层次。显然，作为动力电池系统的整体，系统的安全防护才是最为重要的。怪不得反对“暂停”者从系统安全和使用实例出发强力地发声：“三元锂电池不一定就不安全，磷酸铁锂电池也不一定就安全”。
确实，从已经发生的少数起火案例来看，既有发生在三元锂电池身上的，也有发生在磷酸铁锂电池身上的。由于国内市场三元锂电池起步相对较晚，目前已经发生起火事件的案例似乎是涉及磷酸铁锂电池的更多一些。
技术路线需慎之又慎
在大家经常提到的科技部于2015年初所发布的《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案（征求意见稿）》中，提出了“动力电池的单体比能量2015年底达到200瓦时/公斤，比2010年提高一倍；2020年达到300瓦时/公斤，总体水平保持在国际前三名以内”的具体目标。
就国内目前情况而言，即使是质量较好的磷酸铁锂电池模块，其距离200瓦时/公斤这一指标仍普遍较远。而三元锂电池则更加接近于这一指标，因此形成了三元锂电池好于磷酸铁锂电池，未来电动汽车将由三元锂电池逐步取代磷酸铁锂电池的说法。
固然，在市场普遍预期能力跟不上的背景下，靠强行规定出发展指标未必是好事，拔苗助长显然无助于产业的真正进步。但科技部该项文件中提到的只是轿车的相关指标展望，并没有针对商用车而言。
有关商用车用动力电池技术路线的选择，尤其是牵涉到主要载人并且具有多变负荷特性的公交客车而言，审慎地选择与使用适合的动力电池是当前应该讨论清楚的事情。否则的话，一旦造成严重的安全事件再来重新规划或重新选择，各利益攸关方的损失可能会很大，到时再吃后悔药是来不及的。
对此，欧阳明高也表示，从我国城市人口密度和交通状况来看，公交客车的负担非常大，这就需要动力电池不仅是安全的，还需要快充，还需要长寿命。很多客车每天要跑200公里左右，对寿命的要求比乘用车高一倍以上，一般的电池满足不了公交车8年寿命的要求。欧阳明高指出，这也就是“十三五”规划要重点研发新能源客车动力电池的方向，即长寿命、高安全、大功率。
缺失真正的领军企业
与韩国三星SDI、LG化学和日本松下、AESC等世界级汽车动力电池厂商相比，中国相关动力电池厂商的技术能力和创新水平显然还存在着不小的差距。
据了解，包括日本和韩国几家着名汽车动力电池生产厂商生产的三元锂离子电池，在充放电性能和续航能力上与国内同类产品相比有着十分明显的优势。特斯拉等多款国际知名纯电动汽车之所以选择三元锂电池，也是看准了其较好的续航能力和相关厂商产品的安全稳定性。
国内的一个相关报告提供的数据显示，在动力锂电池的带动下，2014年国内锂电池整体市场规模达到952.16亿元，同比增长30.31%。预计未来10年内，我国动力锂电池产业规模有望突破1600亿元。
实际上，以当前电动汽车发展的势头来看，未来10年动力锂电池产值增长不到一倍，完全是一个很低的数量级。但就目前而言，国内汽车动力电池还普遍存在产品品质良莠不齐、动力电池产能紧缺，尤其是性能质量好的动力电池，其产能更为紧缺。
记者注意到，有的国内新能源汽车厂商已经重拾起其生产传统燃油车时的老套路，在包括动力电池等核心关键零部件上从国内供应商投向了国际供应商。
当下，汽车动力电池领域的最大困惑可能是国内尚缺乏在该领域起决定性作用的领军企业。长此以往，可能使新能源汽车产业向纵深发展时遇到前所未有的困难。
延伸阅读
动力电池回收难题待解
动力电池三元材料和磷酸铁锂的技术路线之争由来已久，先前国内主流电池厂商产品普遍以磷酸铁锂为主，国外巨头诸如三星、LG和松下则早已将三元材料作为主攻方向，随着特斯拉采用松下三元材料电池打造出续驶里程超过400公里的神话，国内电池厂商纷纷开始布局三元材料电池的研发和生产，一时间，三元材料似乎已经占据上风，成为动力电池发展的主流方向，但磷酸铁锂以其固有的高温性能稳定性仍被新能源汽车厂商大量采用，孰优孰劣目前还难以盖棺定论。
从政策层面看，国家并未明确表态侧重何种动力电池技术路线，但高能量高密度低成本动力电池已成为重点发展方向，在《中国制造2025》重点领域技术路线图中，为动力电池系统设定的发展目标为“电池单体比能量达到400Wh/kg以上，成本降至0.8元/Wh；系统成本降至1元/Wh”；同样在2015年12月科技部印发的《<国家重点研发计划试点专项2016年度第一批项目申报指南>“新能源汽车”试点专项》中，高比能量锂离子电池技术也被重点提及，项目考核指标设定为“电池单体能量密度≥300Wh/kg，循环寿命≥1500次，成本≤0.8元/Wh”。从目前情况看，三元材料能量密度要显着优于磷酸铁锂，磷酸铁锂理论能量密度大概在160Wh/kg左右，而三元材料能量密度可达到200Wh/kg，在达成政策目标方面，三元材料显然已成为国家重点支持的研发方向，并成为行业关注的热点。
目前，三元材料虽不及磷酸铁锂技术成熟，且作为核心材料的钴储量较少，价格偏高，但从材料特性和充电性能层面看，三元材料能量密度优势明显，快充性能完胜磷酸铁锂；从安全性能层面看，三元材料分解温度远低于磷酸铁锂，高温性能差，但可以通过加强电芯安全控制和电池组管理以及提高整车匹配性等来提高其安全性；从消费层面看，续驶里程忧虑已成为制约新能源汽车普及的重要门槛之一，三元材料由于具有更高的能量密度，被不少人看好。
除了技术路线，当前困扰动力电池发展的另一个难题是电池回收。
相关统计数据显示，从2009年到2015年，我国累计生产新能源车49.7万辆，其中2015年生产37万辆。按照动力电池5年寿命推算，2016年下半年，第一批次新能源汽车动力电池将陆续退役。
电池的回收再利用问题，已经引起有关部门的重视。2016年1月5日，国家发改委、工信部、环保部、商务部、质检总局联合发布《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策（2015年版）》。该政策表明，为落实生产者责任延伸制度，电动汽车生产企业（含进口商）、动力蓄电池生产企业（含进口商）和梯级利用电池生产企业应分别承担各自生产使用的动力蓄电池回收利用的主要责任，报废汽车回收拆解企业应负责回收报废汽车上的动力蓄电池。
但是，回收电池的技术相当复杂，比如在对废旧锂电池的处理上，需要先进行预处理，它包括放电、拆解、粉碎分选、冶炼等步骤。据悉，2011年前投入市场并能够完整运行的电动车已然不多，由于早期动力电池的循环寿命比较低，电动车行驶一年半左右几乎无法正常行驶。
业内人士表示，因寿命问题而提前报废的电池并没有梯次利用的价值，对于这种电池的回收也比较难进行。此外，废旧动力电池的发展相对于新能源汽车的发展有滞后性，根据电池的寿命，电池回收企业的发展会比电池企业滞后3~5年。而且，动力电池回收有一定难度，电池回收的成本甚至比销售成本还要付出更大代价，使得一些相关企业并不打算涉足其中。
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