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從快速推進到規范發展 車規級:動力電池行業面臨過關考
來源:    發布時間: 2019-12-30 01:26   492 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

“電動汽車用動力電池需要達到車規級?!敝袊嚬I協會原常務副會長董揚的呼吁,盡顯車規級動力電池的必要性。

前不久,來自整車、動力電池、電池材料、電池裝備、電池系統等方面的專家代表在“車規級鋰離子動力電池系列標準研討會”上,共同向行業主管部門建議,盡快啟動相關項目。

在我國汽車市場,動力電池行業隨新能源汽車的推廣一路高歌猛進,為何此時行業人士將焦點放在了“車規級”上?

■從消費類電子到電動汽車

傳統要求無法滿足現有使用場景“符合汽車使用需求的零部件定義為車規級”,行業人士對于車規級的概念應該并不陌生。董揚稱,就汽車用動力電池而言,應該有以下要求:一是產品合格率應達到ppm級;二是產品一致性應達到可不分檔使用;三是產品的耐候性,應能滿足汽車產品在南方北方、冬天夏天的使用要求;四是產品的耐久性,應達到10~15年;五是產品的成本,應該在大批量應用的前提下,比原先在其他領域使用降低1個數量級。

中關村新型電池技術創新聯盟秘書長于清教介紹稱,2013年,我國動力電池企業只有40余家,且基本是從3C鋰電池領域轉型而來。之后,由于新能源汽車產業集中爆發,加之政策支持,2015~2016年動力電池企業投資布局達到高峰,當時全國動力電池企業超過200家。企業數量高速增長的背后不僅僅是行業格局散亂、產能盲目擴張、粗放野蠻發展的現象——中國動力電池創新聯盟副秘書長、中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟副秘書長王子冬告訴《中國汽車報》記者,從消費類電子產品到電動汽車,使用場景的不同導致了對動力電池要求的差異,但之前行業并沒有意識到這一點。比如,由電池單體變為成百上千個一起使用,一致性要求大大提高;在室外使用,耐候性的要求大大提高;整車使用壽命遠高于一般家用電器,動力電池壽命需提高;此外,動力電池還需要更低的成本和更高的產品合格率。

從某種意義上說,消費類電子產品沒有規定而電動汽車提出要求的內容,決定了什么是車規級。比如,消費類電子產品對電池按照A、B、C、D、E等級進行分類,但電動汽車用動力電池根本不允許分級,而是追求合格率,并且必須是100%合格。

提出要做車規級動力電池的蜂巢能源,對車規級也有自己系統的思考?!败囈幖墑恿﹄姵毓S需區別傳統電池廠,規劃之初就以汽車為服務目標?!痹诜涑材茉纯偨浝項罴t新看來,必須制定全新的電池制程規范和工藝標準,以達到車輛使用的安全要求。王子冬坦言:“這些概念都是車規級層面,而非普通電池層面的要求,傳統的汽車行業質量管理體系已不再適用于當下的發展?!?

■阻礙行業健康發展達標車規級迫在眉睫

單體鋰電池在消費類電子產品領域的表現尚可,但當其主要應用場景轉為電動汽車,需要幾百甚至上千個電池串、并聯使用時,很多問題就開始凸顯。缺少車規級意識,導致電動汽車產業在發展過程中遇到了諸多挑戰,比如產品安全性、可靠性、一致性、適應不同氣溫等方面。董揚表示,鋰電池自身化學反應的特殊性及復雜性,電芯制造過程中的環境控制的復雜性以及車輛使用的惡劣條件是造成上述問題的共同作用因素,它們嚴重阻礙和影響了行業的健康發展。

新能源汽車起火事故頻發,私人消費市場對產品接受度不高等問題的產生,在一定程度上就源于此。王子冬告訴記者:“從設計開始,我們對動力電池的認識就有問題,認為產品做出來就存在不一致,但車規級電池不允許不一致。這兩種理念完全是不一樣的,所以才出現這么多問題?!?

舉例來看,傳統消費類電子產品的電池單體容量一般2.8~3.2Ah;動力電池單體則通常超過50Ah,純電動車單體容量可達100Ah,其電芯失效幾率比消費類鋰電池至少放大200倍。換言之,假如消費類電池單體存在萬分之一電芯安全失效可能,應用在動力電池上就是2%。這樣高的安全隱患,是任何一家車企都不可能接受的。

■車規級是系統工程行業必須奮力追趕

王子冬向記者強調,車規級不是一項標準,而是一個系統工程,涉及很多方面,包括材料級別、裝備、電池結構設計、使用、維護、后期利用、回收等。據他介紹,2018年行業就啟動了實現動力電池車規級的相關工作,成果之一便是今年10月25日,中國汽車工業協會、中國汽車動力電池產業創新聯盟與中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟組織編制的《電動汽車安全指南》(2019版)(以下簡稱“《指南》”)。據了解,《指南》從電動汽車全產業鏈條和全生命周期入手,梳理了電動汽車的各種安全風險,參考現有國際國內相關標準,匯集一線專家的經驗編制而成,目的是給從事電動汽車開發和生產企業從業人員,以及服務保障人員和廣大消費者進行指導和提供參考。

動力電池如何達到車規級,董揚有更為詳細的表述:“一方面,需要在產品的設計過程中充分考慮使用要求,進行精細的設計和充分的試驗驗證;在制造過程中,需要采用可以保證產品性能一致性的工藝與裝備,必須建立嚴格的質量管控體系;同時還需要嚴格控制成本,原材料和制造設備的選擇,都需要兼顧成本和性能、質量。另一方面,性能、質量和成本的綜合平衡要從全產業鏈和全生命周期來考慮。要考慮在哪一道工序采取措施可達到更好的效果和更低的成本。不但需要在產品設計制造過程中達到性能、質量和成本的綜合要求,還需要在產品使用過程中,進行必要的維護和教會使用者如何使用。要達到車規級,我們需要全產業鏈和全生命周期的生態,車規級絕不單單是對電池單體的設計、制造要求?!?

對于動力電池上下游產業鏈協同發展的問題,行業已形成基本共識。一汽集團新能源開發院電池研究所主任孫煥麗呼吁:“汽車制造商應與電池企業開展密切合作,更深入地了解電池單體,進行更全面的評估;電池企業應該研究相應的用戶需求,對電池性能做精細化開發?!?

王子冬表示:“國外企業已搭建起動力電池車規級標準體系。我們現在必須奮力追趕,避免‘起個大早、趕個晚集’?!?