动力电池的安全测试三元锂领域具有哪些突出的优势你知道吗?
在动力电池技术研发中,三元锂和磷酸铁锂是两条主流路线,但相比于磷酸铁锂,三元锂电池单位能量密度更高、续航能力更强。据了解,比亚迪是最早进行磷酸铁锂动力电池研发的车企之一,此后也坚持磷酸铁锂路线,而一直坚持三元锂和磷酸铁锂两条路线并行的宁德时代,在如今的三元锂领域具有突出的优势。
据中国汽车行业协会统计数据显示,2017年动力电池装机量排在国内前十的企业中,宁德时代以4.63GWh的三元锂装机量排在首位,在其逾10GWh的总量中占比达到44.52%,其次为沃特玛和比克动力,分别为2.33GWh和1.71GWh,其余均不超过1GWh。总装机量下滑至第二位的比亚迪,其磷酸铁锂和三元锂分别为4.58GWh和0.85GWh。
伴随着宁德时代签下众多汽车企业,通过规模扩产降低成本的宁德时代,在未来是否会在行业中一家独大呢?对此,周发涛表示并不认同,他分析认为,动力电池行业在近两年确实出现了市场进一步向头部企业集中的现象,不过整个行业的竞争仍然很激烈,一旦有新技术的研发和创新,那将对行业产生变化,甚至带来颠覆性的变革,“谁能一家独大,或者谁能超过谁,这很难说得准,只要有资本和技术,就能快速成长”。
针刺试验暂不执行,谈谈动力电池的安全测试
首先说一下准入管理。在其附件3的新能源汽车产品专项检验项目及依据标准里面,的确说明“针刺试验暂不执行”,但是原因不明。另外这是暂时不执行,为什么是“暂时”,不是“永久”?将来可能会恢复针刺测试吗?
其次是IEC等不采用针刺。这个描述比较不全面。“等”都包括哪些标准呢?除了明确提到的IEC62660-2,IEC62660-3没有采用针刺。其他的呢?
FreedomCAR虽然不是标准法规,但是作为比较流行的测试参考方法,也包括针刺。另外,几乎大部分合格企业内部测试标准在之前都是有针刺要求的。因此,这一条理由也是不太有说服力。
第三个理由是针刺与实际失效模式不相符。如何不相符呢?如果是说要求针刺测试完全能复制实际失效条件,这的确是有很大难度,的确是不相符的。不过,恐怕所有测试要求都很难完全复制实际的失效条件。测试条件只是间接反映从失效模式里面提炼出的一些典型的失效模式的条件。这里我们讲“模式”,模式是可以再现的,在实际应用场合,的确存在异物刺入电池内部导致电池发生短路的可能。简单说不相符,似乎说服力不够。
不过比较有意思的是,同样在GBXXXXX-XXXX里面关于电池包的热扩散试验中,关于推荐的触发方式的选择上,赫然出现了“针刺”作为候选方法。
以上是关于征求意见稿中一些不太清晰的地方。
纯电动汽车市场被政策推动,电池能量日趋增大,同样测试条件下电池失效产生的危害程度也呈上升趋势,比如针刺难度等级可能直接从EUCAR2或EUCAR3上升到EUCAR5。各大电池企业在技术层面上的确有一些途径可以改善针刺,但是往往这些改善不能完全兼顾电池性能,因此针刺对大多数厂家来说是一个非常难以逾越的障碍。因此针刺要求被取消,有不少供应商暗自庆幸:获得法规认证的难度有所下降,产品开发也可以大幅提速。然而,行业的安全风险却在累积上升。
写在最后
这里要说的是,虽然最苛刻的单体电池针刺项目被取消了。但是需要清醒认识到的是:这只是标准法规层面上的测试不需要了,考虑到实际产品的安全可靠性,厂家还是要保持自律,严格要求,不能放弃针刺的研究。毕竟通过法规测试跟满足实际产品开发需求是两个不同纬度的事情。
欧美国主机厂如大众、通用等客户在全球的项目中仍然坚持执行欧洲、美国的安全标准,针刺还在其强制性测试项目中,如通用汽车和大众汽车(PV8450)目前还执行USABC的针刺方法和标准(φ=3mm,80mm/s)。这意味着,中国的电池企业想加入全球化的步伐,针刺测试安全等级达到EUCAR3标准要求仍然是必须要做到的。
再说准入里面也说是“暂时”,谁能保证以后、将来、未来不会改变呢?在不断的快速改变、调整、优化中前进,这是我们这个市场的一个特点,也是很多外来者所不能很快适应的。周发涛进一步分析:“事实上,行业市场份额的集中有一定的好处,小的企业缺乏在技术研发方面的条件,如果市场集中了,那么有助于企业在质量上的提升,在宁德时代2017年成为动力电池销售冠军之前,比亚迪动力电池是在市场中占有绝对份额的,而今年前三个月比亚迪的装机量再次排在了宁德时代之前,这样你来往我往的比拼中,能给行业带来一个良性的循环。”
据了解,2017年我国新能源汽车(EV+PHEV)动力电池装机总电量约36.24GWh,其中,装机总电量前10的动力电池企业合计约为26.22Wh,占整体的72.3%。
谁是第二个幸运儿?
实际上,2018年上半年,宁德时代国际市场爆发背后是欧美汽车企业在新能源汽车领域的大力加码。
上述的大众集团在2017年就公布“Roadmap E”电动化战略,根据规划,至2025年,大众希望包含大众、奥迪、保时捷等所有品牌在内每年可以达到300万的电动汽车产量,共需要对外采购150千兆瓦时的电池,总采购金额高达500亿欧元。此外,戴姆勒集团也将投资100亿欧元用于新能源汽车研发。2022年前,戴姆勒预计将发布超过50款新能源汽车,其中包括10款以上的纯电动车。
由此可见,伴随着众多的汽车企业在新能源汽车展开新的角逐,汽车企业对动力电池的需求将会非常之大,国内动力电池企业首要瞄准的就是欧美市场。
事实上,在宁德时代竞标大众、戴姆勒等企业动力电池供应商的同时,亦出现了一些国内动其他动力电池参与竞标的身影,而大众日前表示将会在华再寻找一家动力电池供应商,但谁能够继宁德时代之后成为第二个幸运儿呢?
周发涛认为,国内包括比亚迪、国轩高科、沃特玛、比克动力和天津力神等行业龙头都有可能,不过,能否获得这些品牌企业的青睐还取决企业产品的质量以及技术含量,“多家企业其实都有生产三元锂电池,但产能都过于太小,不具有规模优势,相比当前在国际上已经拥有领先优势的松下和LG,国内一些优质产品各有千秋,但在某些方面也存在差距”。
值得注意的是,在过去的半年里,比亚迪、天津力神和国轩高科已经相继作出了调整。为加快转型步伐,自去年开始,比亚迪一方面上马三元锂电池的生产项目,另一方面开始打开其动力电池产业的封闭经营模式,预计2022年或2023年,比亚迪的动力电池公司会独立上市。
此外,5月4日,国轩高科在投资者互动平台表示,公司一直与大众公司保持沟通与交流,公司将力争进入世界一流整车品牌供应链。在此之前的4月23日,媒体消息称,中国电池制造商天津力神股份有限公司计划在德国开设一家销售办事处,与此同时,公司正与包括大众、戴姆勒在内的当地汽车厂商展开谈判,旨在为上述汽车厂商的电动汽车提供电池。
不过,周发涛指出,伴随着国内动力电企业在签下海外整车企业,国内动力电池企业未来将会在海外建设工厂,但由于我国是全球最大的新能源汽车市场,动力电池企业仍然会以国内市场为主体。