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动力电池技术之争激烈 谁能实现弯道超车？

时间:2016-04-08 11:32来源:车参 作者:西顾
点击: 次
 
       电动汽车的发展在2016的开头就走的颇为不顺，去年电动车“退补”的余波未尽，今年工信部“三元锂电暂停令”，又将动力电池的安全性推上了风口浪尖。
 
　　一波又一波的阻碍，无非来源于锂电的两个短板，安全性和成本。即便是行业翘楚特斯拉，也时不时“摊上事”。从去年新闻报道的几起特斯拉起火的事件来看，三元锂电池遇穿刺会短路喷火，正是其层层盔甲下的“软肋”。
 
　　而另一种及其常见的电池，在锂电各种各样的话题背后，显得十分平静，那就是镍氢电池。
 
　　镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池，具有长寿命、稳定安全，无污染等特点，是最成熟的电池技术之一，已经在汽车动力电池领域得到了广泛应用。和锂电池的高能量密度相比，容量是镍氢电池最大的限制。哪怕是最先进的纯电动汽车，行驶里程还赶不上一辆普通的小轿车。因此，其主要是用作对电池容量要求较低一点的混动车的动力电池。
 
　　若撇开电池容量的限制不谈，镍氢电池的长寿和安全才是其得到广泛运用的核心原因。
 
　　镍氢电池在保证浅充浅放的情况下，可以做到比锂电池更长的寿命，因此混动系统一般把电池的电量维持在40-80%之间，这种使用方式可大大的延长电池使用寿命，所以路上跑了10年的普锐斯还好好的。
 
　　电池的安全性则是世界性难题，对其讨论永远都只是相对而言的。镍氢电池的安全性是由其自身电解质的特性决定的，学过化学的都知道，氢是较活泼的，可与大部分的元素反应，然后生成氢化物，从而避免电池内部形成高压环境。也正是这一点，决定了镍氢电池的安全性比锂电池要好。
 
　　但是，这一切都是基于电池本身理论而言的。一旦搭载在汽车上做动力电池使用，则要面临着更加严苛和恶劣的条件。那么，混合动力车都是怎么做的呢？
 
　　电池寿命——要不要换电池？
 
　　不少的消费者都知道，频繁的过充过放会造成电池蓄电能力的快速衰减。这样的道理在动力电池上同样适用。
 
　　那么汽车厂家的解决方案是什么呢？我们以走在混动领域前沿的丰田为例，其在2015年已经投产了搭载国产混动系统的车型。
 
　　丰田雷凌双擎通过电池管理系统，将电池容量控制在一定的范围内，同时发挥镍氢电池在此区间循环寿命长的优势，实现电池的“浅充电、多循环”，避免过充过放电导致的加快老化，从而保证电池的使用寿命。
 
       到了用户层面，当仪表指示灯显示电量充满时，实际上电池只充到了75%，反之显示空电时，电池实际还有30%的电量。这样大的保护区间对于纯电动车来说是个灾难，直接后果就导致了行驶里程缩短。而对于混动汽车上仅做为“能量中转站”的镍氢电池来说，却是一举两得。
 
　　正是因为采用了这样的技术，才创造出了加拿大丰田普锐斯出租车平均约70万公里才更换一次电池的的记录。普通消费者假定每年行驶2-3万公里，70万公里那将意味着23-35年的使用寿命。即使可以这么做，想来也没有几人愿意坚持……
 
　　安全性——会不会漏电？会不会自燃？
 
　　对于动力锂电池来说，风险不可预测，但对于混动汽车搭载的镍氢电池来说，漏电、自燃的风险则小得多。作为日常生活中最常见的电池种类，镍氢电池已经发展到了相当成熟的地步。混动汽车和电动车不同，电池不是车上的能量来源，仅作为能量的中转站，并不承担主要的储能工作，进一步降低了风险。
 
　　此外，从产品开发层面上来说，一款电池的开发需要经历无数的考验和历练。
 
　　首先是各种变态的实验：
 
　　电池安全性试验：进行电池的过充/放电测试、高温性能测试、外部短路测试、内部短路测试、跌落测试以及挤压测试；
 
　　跌落实验：在1米-10米的范围内以厘米为单位任意调整高度，对电池单体进行跌落实验，用以改进电池单元的抗震性能；
 
　　钉刺实验：将电池单体固定，垂直于电池表面的撞针以20厘米/秒的速度刺入电池，以此模拟真实环境中电池受到外力穿刺的场景，消除在电池穿刺后引起短路、升温甚至爆炸的潜在诱因。
 
　　除此之外还有其他各种严苛的寒冷，侵水，挤压，耐火等实验要求。
 
　　笔者也了解到，为使动力电池在各种严峻条件下都能正常发挥工作，雷凌双擎还在在全国各地反复进行耐久和温度实验。
 
　　这保证了即便在极端的工况下，也不会出现漏电和爆炸的危险。我们知道日本是混动车型销售的大市场，而在日本海啸中，却没有一起丰田混动车漏电的案例。
动力电池技术之争激烈 谁能实现弯道超车？
 
　　除此之外，电池的布置对于安全性影响同样很大。
 
        由于体积太大，纯电动汽车大多将电池平铺在汽车底板下方。跟纯电动车不同，混动车型大多将电池布置在后备箱靠前区域，能够最大程度避免电池在行驶中遭受破坏的风险。并且通过在高压零部件如电池的外围包裹外壳或外罩，来实现高压部件与车体及外界的“隔绝” ，在此基础之上，再通过车辆内置电脑实现对高压零部件的防护物是否损坏及是否漏电进行实时监控。
 
　　一旦车辆搭载的传感器感应到撞击、水灾或是火灾等突发事件发生时，电池组控制模块将会自动切断电源。如此一来，即便出现撞击、水灾或火灾，电池也不会出现漏电、甚至燃烧爆炸。
 
　　说一千道一万，消费者最关心的是买一辆放心，安全的车。爷爷也曾说过，市场是检验动力电池安全性的唯一标准。有表现优异的，比如丰田。截至2015年7月底，丰田混动全球累计销量已经突破800万辆。并且这800万辆混合动力轿车中，没有出现过一起车辆自身原因导致的触电（漏电）、电池燃烧或爆炸的案例。据粗略统计，过去的十多年丰田在中国市场已经累计销售了超过8万辆混动车型，同样未出现一起电池漏电，爆炸事故。当然，也有很多厂家在产品安全性上把握不足，时常造成一些危险事故的发生。这也是为什么会产生“三元锂电暂停令”。
 
　　电池技术之争在近些年尤为激烈，除了性能差异之外，作为消费者，最关注的还是安全问题。毕竟，一切技术都应该是为人类服务的，而不应该带来伤害。
 
　　或许，慢一点，才比较快。
 
　　总结：面对眼花缭乱的新能源材料，谁都想押宝在某一个电池的“新物种”上以实现弯道超车。但千万不能忘了，安全才处于首要位置（在此为工信部点赞）。深挖安全的材料技术，充分发挥其优势特性，才能像丰田混动和雷凌双擎一样，真正占领未来汽车发展的高地。
 
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