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动力电池NCM811让新能源汽车摔了一跤

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国汽车报网 发布时间:2020-09-17 浏览:
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编前:在连续3辆配装宁德时代NCM 811高比能量电池的广汽新能源Aion S发生自燃事故之后,NCM811电池迅速成为相关企业、消费者及媒体舆论高度关注的热点。虽然宁德时代表示,尚无召回计划,但相关车主已经坐卧不安;虽然事故原因尚未查明,但对电池的质疑声已经悄然四起;虽然宁德时代声明并未放弃NCM811,但股价已经闻声震动。一块NCM811电池,已经引发了新能源汽车市场的蝴蝶效应。

NCM811成熟度待考

在NCM811深陷自燃风波之后,有关宁德时代彻底放弃NCM811的传闻甚嚣尘上,并因此导致宁德时代股票单日出现近9%的跌幅。尽管宁德时代公开声明:“宁德时代不会放弃NCM811技术路线,NCM811电池是影响产业地位与发展的关键战略制高点,也将是中国电池制造产业不断探索、创新、优化升级的主要技术方向之一。”但是,NCM811到底行不行还是引发了业内广泛的讨论,甚至已经超过对自燃事故本身的关注。

NCM是三元锂电池正极材料所含元素的缩写,N、C、M分别指代镍、钴和锰。NCM811,即正极材料中镍钴锰的含量比例为8∶1∶1的三元锂电池。相比NCM111、442、532和622,NCM811的镍含量更高,因此具备更高的比能量,是目前市场中已经量产的能量密度比最高的电池。以宁德时代为例,其生产的NCM811电池单体能量密度达到245Wh/kg,相应的系统能量密度可达180Wh/kg,而NCM523单体能量密度在180Wh/kg~220Wh/kg,系统能量密度普遍在140Wh/kg~160Wh/kg。

目前,国内的国轩高科、比克动力、力神电池、远景AESC、蜂巢能源、塔菲尔、万向一二三、亿纬锂能、孚能科技、比亚迪、桑顿新能源、远东福斯特、鹏辉能源、卡耐新能源,国外的LG化学、SKI、三星SDI等电池企业都已经在NCM811有所布局,大多有量产产品。不难看出,NCM811是动力电池企业公认的发展技术路线。正如一位动力电池企业相关负责人所言:“提高电池能量密度是电池人的宿命,做电池就是要体积质量越小越好,能量密度越高越好。”

不同的是,宁德时代是目前市场中已经大规模量产NCM811且占据绝大部分市场份额的企业,包括宝马X1 xDrive25Le PHEV(插混)、广汽Aion S、蔚来NIO ES6、吉利几何A、广汽Aion LX、小鹏P7、合众U、金康SF5等新车型,都采用了宁德时代NCM 811电池。这些企业无不将宁德时代NCM811电池带来的长续驶里程作为重要的卖点。反观其他动力电池企业,采取的是相对保守的策略,目前主打的仍然是NCM 523电池。

与NCM523相比,NCM811并不是真正成熟的产品。电池百人会理事长于清教在接受《中国汽车报》采访时直言:“一些车企在推出的主流车型上虽然都配备了NCM811电池,但电池中高活性的镍元素比重大,热稳定性差,容易带来安全问题,目前NCM811的技术整体上还不够成熟,其发展仍需跨过安全关。”

商业化应用或冒进

截至目前,广汽新能源3辆AionS自燃事故的调查结果尚未公布,到底是哪个环节出现的问题还不得而知。不过可以确认的一点是,产品大概率存在质量缺陷问题。不管是NCM811电池本身的问题,还是整车装配过程中的问题,都可能和验证不够有关系。

“新能源汽车发生自燃事故,很多时候是因为产品验证不够,一味求快就推向了市场。”一位行业观察人士表示,“原因是多方面的,首先是政策导向问题,长期以来财政补贴政策鼓励高能量密度,补贴门槛几乎每年都在提高,使得电池的系统能量密度从100Wh/kg一直提高到现在的180Wh/kg,企业只能更快地进行产品更迭;其次是市场需求导向,消费者觉得续驶里程长了,里程焦虑就会被缓解,所以市场更青睐长续驶里程的产品;最后则是市场竞争的问题,谁先掌握最新的技术,谁就可能更快地占领市场。这就很容易把不成熟的技术过快地进行商业化、产品化。”

“中国市场试错成本比较低,对比外资企业,情况就有明显的不同,产品一定是经过充分的验证之后,确保安全才进行商业化。比如宝马X1 xDrive25Le PHEV,虽然也采用宁德时代的NCM811电池,但为了保障安全,并没有过于提升系统能量密度并进行了更多的安全防护设计。”上述行业观察人士表示,“安全问题是技术问题,也关乎企业责任。开发高能量密度的产品,必须把安全的底限守住,实验室开发出来的产品距离商业化应用,往往有很长一段距离。”

“很大程度上,并不是动力电池企业冒进,而是来自整车企业的压力。”一位不愿具名的动力电池企业相关负责人表示,“能量密度的提升和热稳定性、充电循环寿命等安全指标的提升本身就是一个矛盾体,要想实现两全其美,就意味着必须付出更多的成本来保证安全,如高镍材料对环境湿度控制的要求更高,这会带来制造成本的上升。但整车企业一方面要求提升电池的性能,另一方面要求足够低的成本。动力电池企业在被逼无奈之下更容易剑走偏锋。”

市场短期已受影响

事实上,在接连3起自燃事故发生前,已经有一些整车企业开始选择使用改良之后的NCM523电池,又称高压5系电池。据了解,高压5系电池通过提升镍含量,提升单体电压,实现提升能量密度。例如,目前宁德时代的高压5系电池单体能量密度能达到240Wh/kg左右,甚至已经超越NCM811的能量密度。此外,通过大模组或CTP方式,高压5系电池系统能量密度也可以做到180Wh/kg。

以7月开启预售的荣威R ER6为例,其首次运用创新性大模组电池方案,同样配装NCM523电芯,电池包能量密度已经达到180Wh/kg,NEDC续驶里程达到620km,整体表现不输于NCM811。8月初上市的几何C,其配装的也是宁德时代高压5系电池,单体电压为3.67V,系统能量密度达到183Wh/kg,NEDC续驶里程达到550km。

整车企业出现这种转向的主要原因并不是因为安全隐患,而是NCM523在性能提升之后凸显的成本优势。一位电池企业技术工程师分析认为,NCM811材料受其高镍含量、表面残碱高、热稳定性差等因素的制约,对正极材料生产厂家及电池企业的生产制造环境及技术水平要求很高,成本的增加在一定程度上限制了高镍材料的大规模商业化。

在3起自燃事故发生之后,NCM811在短期之内受到较多不利影响。在于清教看来,受安全事故多发影响,广汽、吉利、上汽等在新车型配备动力电池选择上都尝试避开NCM811,这对未来NCM811装机份额的确有一定影响。但从日韩及国内头部电池企业的研发动向来看,高能量密度的发展趋势不会改变,NCM811的市场渗透率有可能降低,但不会退出市场,对于材料体系的选择,还是以市场为导向。

有分析人士认为,出于对更高能量密度的追求,高镍材料仍是未来的趋势,如果想实现更长的续驶里程,比如600km以上,NCM811电池仍然是刚需,且在安全设计上仍然有提升的空间。

监管执行力尚待观察

3起自燃事故,让业界对事故后续的处理高度关注。国家相关管理部门此前也一再强调,新能源汽车的安全问题是首要问题。2019年10月,国家市场监督管理总局质量发展局发布《关于进一步规范新能源汽车事故报告的补充通知》(以下简称《补充通知》)提出,新能源汽车生产者在获知其生产、销售或进口的新能源汽车在中国市场发生冒烟、起火事故,应在事故发生后12小时内(如造成人员伤亡或重大社会影响的,应在事故发生后6小时内)向市场监管总局质量发展局报告事故基本信息,应在事故发生后48小时内向市场监管总局质量发展局报《新能源汽车火灾事故信息表(试行)》。

《补充通知》还明确提出,生产者在新能源汽车火灾事故发生后,应主动排查同型号、同批次或使用同样零部件的车辆是否存在火灾安全隐患。经排查,发现存在火灾安全隐患的,生产者应根据《缺陷汽车产品召回管理条例》和《缺陷汽车产品召回管理条例实施办法》的相关规定尽快实施召回。市场监管总局缺陷产品管理中心将根据新能源汽车生产者事故信息报告情况,组织新能源汽车事故调查协作网的专家开展车辆火灾事故深度调查与分析、缺陷风险评估与判定等工作。市场监管总局质量发展局将根据事故调查和风险评估情况启动缺陷调查,必要时向消费者发布风险预警。

日前,电动汽车的安全监管法规要求已日趋完善和严格,不过在具体执行力上尚待观察。近年来多发的电动汽车起火安全事故,涉及召回的数量和比例并不高,一些安全事故的真实原因也无从得知,从厂家的官方答复中看到的多是模糊不清甚至推诿。监管上如果不能做到严格,其后果还将会发生安全事故。

“政府监管部门应该卡住安全的底线,有质量缺陷的产品该召回就得召回,不能搞成糊涂账。”在某动力电池企业相关负责人看来,在产业发展的初期,市场监管确实不能过于严苛或者一棍子打死,但这并不意味着法外开恩以及容忍错误,出现问题不能藏着掖着。

“为什么特斯拉、日产聆风这些产品卖得好?可能续驶里程现在还不如一些自主品牌的产品,原因就是他们的产品做得更可靠,安全事故发生率低,安全性有保障。”上述动力电池企业相关负责人表示,要想把产品做好,严格的市场监督不可或缺。

安全和性能需要再平衡

NCM811自燃事故的发生,某种意义上是电池安全和性能之间的平衡问题。

于清教认为,新能源汽车作为直面消费者的终端消费品,安全肯定在第一位,经过前几年的试错,不管是政策层面,还是车企及电池企业等零部件供应商,都高度重视安全把关。产业链企业应坚持新能源汽车续驶里程与加速等性能的提升,都要在最大限度提升安全性能的前提下去优化。于清教表示,一定要明确一个认识:不是续驶里程越长越好,我们既要考虑性价比和安全,更要考虑实用性和需求。

欣旺达电子股份有限公司副总裁梁锐在接受《中国汽车报》记者采访时也表示,市场已经证明,续驶里程只有100多公里的纯电动汽车,依然可以受到市场的欢迎,目前热销的上汽通用五菱宏光MINI EV就是很好的案例。数据显示,8月上市的宏光MINI EV 销量达1.5万辆,超过Model 3在华单月历史最高销量。

“我们在与日产的合作中深有体会,日产的技术人员对产品的要求可以用吹毛求疵来形容,或者叫鸡蛋里挑骨头。他们的要求打破了很多原有的固有认识,但事实证明日产是对的,这也是日产聆风全球累计销量40多万辆但到目前为止没有发生一起起火燃烧事故的原因。”梁锐表示,“在安全的要求上应该是没有上限的,所有能够想到的问题都应该得到解决,不能有丝毫的妥协。这一点确实值得我们中国企业向外资企业学习。”

延伸阅读:动力电池“三安全”缺一不可

时至今日,纯电动汽车动力电池的安全问题依然没有得到解决,安全事故屡有发生。到底企业应该如何去攻克这一难题?日前,欣旺达电子股份有限公司副总裁梁锐在接受《中国汽车报》记者采访时表示,动力电池有“三安全”,缺一不可。

“三安全”具体指本质安全、被动安全和主动安全三方面。本质安全是在电芯生产的过程当中,从设计、材料、工艺制造的一个过程管控,涉及制造工艺的精度、设备的优化、不良品的检测等。“电池本质安全里头有很多工作需要做,我们实际上与日韩电池企业的差距就在制造工艺和过程管控。”梁锐介绍。

被动安全体现在产品的防护设计,比如发生起火之后,需要设定人员足够的逃生时间,再比如一个模组中的电芯发生热失控,要防止扩散或者延阻到另外一个模组中。在燃烧发生之后,如何把产生的气体及时排放出来,以免内部形成压力导致爆炸。

主动安全体现在三个方面。一,大数据监控,通过对全国几百万辆电动汽车的数据监控,可以通过一些算法来做一些预警。二,动态BMS。过去都是静态BMS,从电池使用开始到最后退役,都是一个管控标准。现在进入动态BMS阶段,就可以根据电池的实际状况进行灵活调整。比如充电,最开始的时候可以充95%,到后期可以调整到90%。三,电池安全诊断,也叫保健医生。目前欣旺达正在开发相关的产品,可以给电动汽车做定期的安全诊断,避免潜在的安全事故。“从我们目前的方案来看,现在验证的准确率还是非常高的。”梁锐介绍。

梁锐建议:“安全问题肯定是有解决办法的,关键在于是不是有一个科学的态度,以及找到可商用化的解决方案,另外就要真正把安全当作强制性的东西做到产品中去。”

关键字:动力电池

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