動力電池安全焦慮

賀斌

就社會關注的電動汽車自燃事件，4月30日深夜，蔚來汽車官方微博發布西安維修中心蔚來ES8自燃事故的說明稱：“該車輛在送修前底盤曾經遭受過嚴重撞擊，導致動力電池包左后部外殼與冷卻板大面積變形。電池包內部結構在被擠壓的狀態下經過一段時間后形成短路，最終引發火情。”

此前幾天也有媒體報道稱，上海特斯拉自燃初步檢測是電池短路導致。

盡管目前兩起電動汽車因電池所引發的自燃事故的原因尚無最終結論，但是電動汽車的安全性已經引發消費者的擔憂，而動力電池安全性則是焦慮的主要來源。

緣何起火？

中國的動力電池技術，曾經歷過鉛酸電池、鎳氫電池等，都不盡如人意。直到鋰電池后來居上，中國新能源汽車產業才開始快速發展。因此，目前電動汽車動力電池主要是鋰電池，分為錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、鈷酸鋰等。

其中，錳酸鋰原來循環壽命和能量都比較低，不適合用在動力汽車上，現在盡管性能有所提高，循環壽命也只能達到1000多次。磷酸鐵鋰電池熱穩定高，安全性能好，循環壽命長，理論上能達到3000～4000次，實際也能達到2000次，但充一次電僅能跑100～200公里。

目前中國國內電動汽車比較常用的是鎳鈷錳酸鋰電池，也被稱為三元鋰電池，性能上好于錳酸鋰，能量密度能達到200～300wh/kg，能量密度越高，續駛里程越大，理論上能達到400～500公里。按照國家動力電池技術路線圖規劃，2020年鋰離子電池的單體能量密度目標為350Wh/kg，系統能量做到260Wh/kg。因此，三元鋰電池是目前最接近這一標準的動力電池。

然而，三元鋰電池的一個缺陷是，其中的鈷元素穩定性較差?！耙坏┻^充，也就是電量充太滿，容易產生結晶，刺破電池隔膜，發生短路，或產生大量余熱進行燃燒?！敝袊姵毓I協會常務副理事長兼秘書長王敬忠向《中國新聞周刊》表示，很多時候，并非充完電就立刻自燃，而是在開過一兩個小時后，慢慢發生內部短路。

特斯拉的電池主要采用鈷酸鋰電池，其優點是能量密度大，續航能力強，缺點就是鈷含量過大，極不穩定，過充或碰撞都有可能造成燃燒爆炸。據王敬忠介紹，現在特斯拉已很少用鈷酸鋰電池，而是改用三元鋰電池。

正因為如此，現在在動力電池研發中，正在努力去鈷化。據王敬忠透露，目前業內正在研究一種全固態電池，即電解液是固態的，就不會發生刺穿隔膜的問題，如果研發成功，將打開一種新的電池領域。

一些業內標準也在努力解決這一問題，即將發布的新國標（《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求（征求意見稿）》）中，對電池包和電池系統層級提出了更嚴格的安全要求。比如要求電池包振動測試后再進行防水測試，增加了電池包熱擴散測試，確保單體在發生熱失控時，5分鐘之內系統不發生熱擴散，確保人員逃生時間等。

在中國電池工業協會常務副理事長兼秘書長王敬忠看來，如果是電池引發起火，一般有三種原因，一是過充引發自燃;二是在行駛過程中線路松動，造成接觸電阻大引起發熱，引發起火;三是電池本身的質量問題。

而一位來自電池產業不愿具姓名的技術人士向《中國新聞周刊》透露，在電動化的基礎上，新能源汽車主動安全措施比燃油車多。例如新能源汽車可通過后臺數據實時分析，預測故障，提前識別，降低危險等級。

對于高比能動力電池熱失控問題，這位技術人員表示已有技術解決方案。例如對于內短路，可以在電池內部熱量急劇上升之前就對短路情況進行預警;針對過充電，通過BMS（電池管理系統）準確的監控和保護，完全可以避免， BMS同時也能防止電池老化問題。

從材料領域，可以對正極材料進行包覆予以改進;以單晶顆粒替代多晶顆粒的正極材料，也能改善電池熱穩定性，從而提高電池安全性;此外，在熱傳遞路線上填充隔熱材料，也可以有效阻斷熱傳導。

“總的來說，目前電動汽車自燃事故率并不比燃油車高，不具有普遍性?！鄙鲜黾夹g人員說。

財政刺激

今年3月26日，一則新能源汽車補貼退坡的消息，讓新能源汽車市場為之一震。

財政部、工業和信息化部、科技部、國家發展改革委當天聯合發布通知，進一步降低新能源乘用車、新能源客車、新能源貨車補貼標準，在2018年基礎上平均退坡幅度約為50%。與此同時，對新能源汽車動力電池系統能量密度、新能源汽車整車能耗要求，以及純電動乘用車續駛里程等提出了更高要求。

這并不是新能源汽車補貼第一次調整，早在2009年，財政部就啟動節能與新能源汽車推廣工作，對公交、出租、郵政等公共服務領域新能源汽車購置和運營給予補貼，促進公交車輛結構調整和公共服務領域節能減排。

2016年以來，根據技術進步、成本變化以及國內外產業發展等情況，已經開始對新能源汽車補貼實行動態調整制度。

據財政部經濟建設司有關負責人介紹，按照2020年以后補貼退出的制度安排，為了使新能源汽車產業平穩過渡，采取分段釋放調整壓力的做法，至2020年底前退坡到位。

歷經十年的財政補貼政策，不僅刺激了新能源汽車產業的發展，也使得電池產業遍地開花，中國電動汽車百人會今年1月發布《鋰電池產業發展報告（2019）》（簡稱“報告”）顯示，中國鋰電池已成為全球消費主要市場，占比超過全球一半，同時也拉動了上游材料的發展。由于新能源汽車的帶動作用，中國鋰電池產能擴張很快。據不完全統計，2017 年底，主要企業鋰電池產能合計已經超過120GWh。根據規劃，到 2018 年底產能預計達到 180GWh。

報告認為，在補貼政策的強力刺激和動力電池目錄的精準保護下，為中國動力電池企業的發展贏得了寶貴的緩沖和發展時間，中國新能源汽車基本配套本土 動力電池產品。根據研究機構 EVTank統計數據顯示，2016 年主要外資企業在華鋰動力電池出貨量合計僅為986MWh，在國內鋰動力電池市場份額為 3.13%。

但值得思考的是，即便產能如此之大，大多數電池企業實際利用率并不高，一般低于40%。在一哄而起的盲目追逐發展中，投資過熱，企業擴產過熱，最終導致產能超過市場需求。

報告中對動力電池的供需市場做了數據分析，按照中國2020年新能源汽車的產銷200萬輛的發展規劃，2020年市場對動力電池的需求量約為100GWh。但截至2017年，動力電池的規劃產能達到228GWh，是2020年需求量的兩倍之多。這就導致行業結構性產能過剩問題出現。

根據報告，高端不足反映在龍頭企業的出貨量供不應求，以寧德時代、比亞迪為龍頭的高端產能集中陣營，貢獻了行業內70%以上的裝機需求量，但依舊供不應求。

而處于市場中低端的企業，一般缺乏核心技術、整體自動化水平低、同質化惡性競爭嚴重，部分企業開工嚴重不足，加上受新能源汽車補貼退坡和上游原材料價格變化的影響，企業兩頭受壓，小廠商的生存變得舉步維艱。此前遍地開花 的“小、散、亂”動力電池企業，將在市場競爭中被淘汰。據電動汽車百人會統計，2015～2018年上半年，中國動力電池配套企業已從150家降至不到80家，近半數企業已經出局。

“隨著2020年補貼政策取消，只有那些初衷是希望憑借發展新能源車的契機，尋求自身發展的電池企業，才會在市場競爭中存活下來?！蓖蹙粗艺f。

與此同時，國家政策也在向“扶優扶強”方面傾斜，根據最新補貼政策，純電動乘用車續駛里程不低于250km，動力電池系統的質量能量密度不低于125Wh/kg，其中，125～140Wh/kg的車型按0.8倍補貼，140～160Wh/kg的車型按0.9倍補貼，160Wh/kg及以上的車型按1倍補貼。

“國家政策很明顯，堅持扶優扶強，支持企業做大做強，實現全國目標。這就意味著將來會形成2～3家全球知名的整車和電池企業，自主掌控核心關鍵技術，并在國際市場上占有比較大的份額。”前述業內人士表示，因此，在他看來，當前動力電池的發展戰略重點應不再是產能擴張，而應是如何優化產能，通過核心技術創新和智能化水平實現產品的提質降本，從根本上提升競爭力。

瓶頸待解

目前，車企在選擇電池的過程中，多以能量密度為重要指標，從生產成本來看，鋰電池的生產成本比燃油車高20%～30%，目前這一價格差異是靠補貼和限購等政策維持，但王敬忠擔心，如果續駛里程與安全性問題達不到平衡的話，一旦取消補貼，新能源汽車全面推向市場化，競爭力依然不足。

對于成本問題，中國科學院院士、清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室主任歐陽明高曾撰文做了一個詳細的測算，電池產業經過一定時期的發展，電池的能量密度在不斷地提升，成本持續下降。5年之間，單體比能量提升了1倍，現在已經達到 200 wh/ kg，系統成本在1.5元左右，而且在這個數值區間中，電池廠的純利潤還在10%以上。

據歐陽明高介紹，電池材料主要在青海，一噸碳酸鋰成本為1萬～3萬元，賣價在15萬～17萬元，存在高額利潤。如果價格達到每噸3萬～5萬元的合理區間，電池成本將大幅下降。

而一些企業已經在努力降低成本，寧德時代的副董事長黃世霖在去年9月的一次演講中提出，希望在2020年之前能量密度可以達到300wh/kg。從成本角度來講，正極材料正逐漸走向高鎳的三元材料，負極材料已走向量產，電解液、薄膜等，到2020年時，基本動力電池的成本一定低過1元/wh。動力電池的技術路線也不斷清晰，最后是固態金屬電池。

但除了價格成本之外，一個隱形的成本是電池的使用壽命問題，平均一塊動力電池使用壽命為4～5年，之后進行統一回收。王敬忠表示，一般回收的動力電池還有50%左右的電量，盡管無法用于電動汽車，但可以通過技術手段用于其他領域，直到電量耗光，達到節能環保的目的。

除了成本問題，接二連三的電動汽車自燃事故，其安全性再次讓消費者關注。王敬忠表示，此前，在制定動力電池標準時，主要考慮的是續駛里程，但如何在續駛里程和安全性之間實現平衡，目前還在研發之中。他認為，作為動力汽車的電池，制定標準時首要考慮的應該是安全性，而非續航能力，否則，一次安全事故就會在消費者心中產生陰影，從而對市場產生影響。

在鋰電池續航能力問題上，王敬忠建議，未來可以聯合下游的新能源車企，通過設定統一的電池尺寸，建立換電站解決電池問題，屆時，人們可以將車開到換電站，只需三分鐘就能換一塊充滿電的電池。而換電站則可以利用晚上時間充電，一方面專人負責，避免過充;另一方面，晚上非高峰用電時段，電價也能相對便宜，從而解決成本問題。

“但只有電動車達到一定生產規模，至少上千萬輛，才能考慮大規模建換電站，要達到這一目標，可能至少需要十年?！蓖蹙粗艺f。