今年對動力電池來說是充滿“噩耗”的一年,不但在全國多地上演了數起自燃、“趴窩”事件,給車主帶來了嚴重的財產損失,10月的一起火災更是讓車主與“死神”擦肩而過。
不久前,一位杭州的滴滴司機正駕駛著一輛充滿電的新能源面包車送學生去上課,進入浙江工業大學屏峰校區后,儀表盤突然顯示電瓶故障。司機和乘客急忙下車,一分鐘后,車身便開始冒煙起火。待消防車趕到時,熊熊烈火已經完全將車身包圍。火勢得到控制之時,雪白的車身早已焦黑得不成原形。
專家認為,新能源汽車產業鏈中,電池是極為核心的一環,汽車自燃,很多時候,是電池熱管理系統(BMS)出了問題。
研發、量產都是門檻
電池、電機、電控是新能源汽車最核心的技術,其中,電控中最核心的技術是電池管理系統(BMS),坊間常用這樣的案例來解釋BMS的重要性:特斯拉電池來自日本松下、電機的供應商是中國臺灣廠商,而只有BMS(電池管理系統)是特斯拉自主研發的核心技術。
在動力電池的結構中,電池熱管理系統負責電池參數監測、電池狀態估計、在線故障診斷、充電控制、自動均衡、熱管理等等,作用是通過導熱介質、測控單元以及溫控設備構成閉環調節系統,使動力電池工作在合適的溫度范圍之內,以維持其最佳的使用狀態,用以保證電池系統的性能和壽命。
因此,如果電池的熱相關問題沒能得到妥善解決,那么生產制造時的缺陷或使用中的不當操作都有可能造成電池局部過熱,引起連鎖放熱反應,若不能進行有效散熱,就更容易引發冒煙、起火甚至爆炸等熱失控事故。
“動力電池的研發團隊再厲害,如果量產做不好也是有問題的。”一位新能源汽車從業人士告訴《IT時報》記者,量產出現困難的癥結就在于工藝問題。就拿三元鋰電池來說,分別有方形、圓柱和軟包三種類別,和前兩種比起來,軟包電池模組的能量密度比較高,但密封性就相對較差,如果行駛到高海拔地區,就容易出現脹氣、鼓包、漏液的情況,“通常電池管理系統(BMS)會實時監測電池模組內各個電芯的電壓、放電電流、溫度等參數,照理說不會輕易出現自燃的情況。出現問題,主要還是電池的一致性很難做好。”
上述業內人士表示,廠商首先要對電芯進行分選,挑選出電壓、內阻、能量密度等都達標的電芯,再進行堆疊等一系列的步驟將其制成電池模組。如果是軟包的電池模組,里面可能有幾百片電芯,那一致性就會更難控制。而且一致性不達標的電芯不能被用在動力電池上,也許會轉作儲能等方面的用途。
“舉個例子,當電芯之間的電壓不一致時,電池的容量就會受到影響。比方說有一款電池是4伏的,電量充到了80%,假如其中有一片電芯是3.6伏的,那它可能只充到了60%的電量,但BMS監測到有的電芯已經充到80%了,可能就會以此為標準把電源切斷,結果就會導致整個電池沒有充滿電。”該人士認為,像杭州發生的那種自燃事故,多半是電池內的電子元器件不好才導致了過度充電。
行業門檻凸顯
“從我們供應商的角度來說,可以深刻地感覺到寒冬已至,9月的情況也不是很樂觀,不知道年底‘翹尾’會是什么樣子,目前還很難判斷。”日前在湖州德清縣舉辦的2019全球未來出行大會上,株洲時代電氣股份有限公司汽車事業部副總經理周曉暉回顧了上半年的新能源乘用車市場后發出了如上感慨。
通常來說,每年的7~8月都是汽車市場的銷售淡季,于是車企習慣在9月末搞一波促銷,來帶動第四季度的熱銷,也就是上述的“翹尾”。不過,根據周曉暉給出的新能源汽車電控、電機的裝機量數據來看,零部件的成本正在漸進底線,譬如電機控制器的價格已從2010年的7.6美元/千瓦降至3.3美元/千瓦,與此同時控制器的功率體積密度又在持續走高,現有技術接近瓶頸,專業壁壘、行業門檻開始出現。
“資本也在重新考慮在行業的投資重點,開始更多地往上游產業轉移,像功率半導體、電容、傳感器這些。”周曉暉說道。
湖州市在動力電池產業上有先天優勢。在鉛酸動力電池領域,當地有天能、超威兩大龍頭企業,產品在國內市場占有率超過70%以上;在鋰離子動力電池領域,湖州市現有微宏、超威、天能、天豐、遨優、創亞、伊卡等十多家生產企業。
中航鋰電CMO謝秋表示,雖然新能源汽車的補貼退坡了,但是動力電池的技術迭代速度并不會放緩,“研發一款電池模組就是幾個億下去了。如果電池的能量密度提升了,那就可以分攤電池殼體的成本。但是現在又出現了一些‘變異’的規格,因為整車廠拼命想把電池的每一毫米都填滿,恨不得把電池變成水。”
諾貝爾化學獎獲得者吉野彰曾預言,未來第四次工業革命將是鋰電池、AI和IoT的統一。而如今鋰價跳水,價格一降再降,動力電池開始經歷最劇烈的行業洗牌期。周曉暉判斷,接下來應該從供應鏈上游開始行業整合,供應商與主機廠分工逐漸明晰。“年年難過年年過”,整個行業也是時候做出準備了。