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车企加码动力电池研发创新,新能源汽车竞争走向纵深

能源评说(稿源) 2022-8-10 20:48 No.1720

在刚刚过去的7月份,我国新能源汽车保有量突破了1000万辆,新能源汽车渗透率在不断提升。而动力电池作为新能源汽车的核心部件,一直以来都是用户们高度关注的对象,一套合理且有效的电池生态布局,能更好地赋能新能源汽车发展以及促进“双碳”目标的实现,刚刚结束的2022世界动力电池大会就显示出不管是当前的车企还是动力电池专业制造商,都将自身的研发方向指向了安全保障、智能管理、续航里程以及回收再生四个发展方向,这也充分显示当前的新能源汽车竞争正在走向纵深发展,动力电池已成为各大厂商争相竞逐的主战场。


车企加码动力电池研发创新,新能源汽车竞争走向纵深

新能源汽车事故频发,动力电池安全引发全民关注

首当其冲的,当然是新能源电池的安全问题。近年来,关于新能源汽车电池投诉的问题始终居高不下,频繁发生的质量问题更是让消费者对新能源汽车品质产生质疑,不利于行业长期发展。据车质网数据显示,2021年至今年3月,有关新能源汽车的投诉情况明显增加,其中动力电池出现故障及续航缩水仍是消费者投诉的重灾区,在上榜的10款车型中,有8款被投诉出现前述问题。与此同时,新能源车事故频次也在迅速增加,其中起火事件尤受关注。根据国家应急管理部公布的数据,2022年一季度发生新能源汽车火灾共计640起,比去年同期上升32%,高于交通工具火灾平均增幅(8.8%),平均每日超7例火灾,特斯拉、比亚迪等主要品牌都发生过自燃,特别是近日明星林志颖驾驶特斯拉的车祸事件,使得动力电池起火的话题又登上了热搜。比亚迪董事长王传福就曾公开表示,当前新能源汽车电池自燃情况已成为阻碍行业发展的一个重要问题,动力电池作为新能源汽车主要零部件,安全问题亟需行业提出有效的应对之法。

危机通常与机遇并存,在全民关注的背景之下,谁能够率先为电池安上“保险”,谁就将在新能源赛道获得先发优势,实现弯道超车。在保障电池安全性上,特斯拉汽车试图通过智能的电池管理系统去解决三元锂电池高温稳定性较差的难题。比亚迪给出的方案则是采用了磷酸铁锂的“刀片电池”,配合全方位高温“陶瓷电池”技术及大尺寸叠片工艺,实现了更好地循环寿命、优良的内部散热性能、更高的能量密度、更强的性能。


车企加码动力电池研发创新,新能源汽车竞争走向纵深

吉利则继承了沃尔沃领先的电池防护结构、模块安全设计、高效的低温保护等方面的技术经验,其极芯电池包通过了200多项系统级别测试,包括6大类极端工况,其中12项远超行业标准。特别是极芯电池包成组过程中,使用了NTP无热蔓延不起火技术,通过360°预防、自动预警、被动隔热、主动冷却、快速切断等安全防护措施,将电池包安全性提升到全新高度。

尽管近年来各大主流厂商都对新能源汽车电池的安全保障上加大了创新和投入,但依旧层出不穷的自燃及其他故障也在时刻提醒着国内的新能源汽车厂商必须敬畏坚守,安全永远是动力电池的底线,在这一点上,国内厂商还有很长的一段路要走。

行业竞争进入智能化阶段,车企加码BMS自研自产

吉利董事长李书福在2022世界动力电池大会所提的“汽车行业上半场电动化已基本完成,进入下半场智能化阶段,而动力电池管理系统就是其中的重要一环”引发行业热议,也让动力电池管理系统这个终端用户有些陌生的名词走入了大众视野。


车企加码动力电池研发创新,新能源汽车竞争走向纵深

动力电池管理系统(BMS)是新能源汽车重要的控制系统之一,BMS主要功能是实现电池单元的智能化管理及维护,通过状态监测、异常故障保护等方法,监管电池状态,延长电池使用寿命。如特斯拉的BMS电池管理系统就管控着每个电池充放电,调节满足最佳性能,同时在充电时减少或者避免对电池的损害。

BMS系统自身复杂性决定了它具有很强的技术壁垒,需要技术研发时间和较大的成本投入,目前我国BMS企业大致分为电池厂自营、整车厂自营和第三方经营,其中整车厂自营的以特斯拉、比亚迪、吉利等头部厂商为代表。以吉利汽车为例,吉利通过智能动力电池管理系统,实现了电池电量高精度预测,可助力提升续航;过流碰撞极限工况毫秒级断电,可提升安全;高低压分离平台化设计,可提升使用可靠性。除此之外,吉利还将大数据和云计算融入到了智能电池管理系统之中,实现电池透明化管理,电池安全预警模型、电池医生、全生命周期残值分析、电池设计提升等多项技术提升。

缓解“充电焦虑”,15分钟快充电池包要来了

“里程焦虑”和“充电焦虑”是限制新能源汽车的市场渗透率增长的主要原因,也是对动力电池技术的挑战。李书福在其发言之中还提到,吉利正在开发可以支撑用户更长里程需求的电池包,快充时间可以缩短到15分钟 ,可大幅减缓用户焦虑。 此外,吉利还深耕车电分离的换电模式,建立了换电车型研发、换电站研发、换电站运营、出行服务于一体的换电生态,并与力帆科技共同打造的换电汽车品牌睿蓝汽车,依托大数据建立了人-车-站之间的智能协同,开创了集高模块化、高兼容性、高智能化、高安全性于一体的全场景、全链路新能源换电服务新模式。

“双碳”背景之下,电池回收难题待破解

随着时间的推移,早期的新能源电动车即将面临淘汰,我国最新新能源汽车动力电池退役预测研究结果显示,未来5年,动力电池平均每年退役约20—30GWh/16万吨,预计到2026年累计退役超过142.2GWh/92.6万吨,由此引发的新能源电池的回收忧虑,也日渐变得紧迫起来。

目前我国动力电池主要为磷铁酸锂、三元锂为主,以及少量钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂电池。废旧动力电池中含有大量的锰、钴、镍等重金属元素,同时其电解液中也含有六氟磷酸锂等高毒性物质及挥发物,不当处置会对环境造成严重破坏。另一方面,动力电池依赖几种原材料,锂、钴等,这些矿产在中国并不太富裕。同时,疫情肆虐,俄乌战争,导致新原材料供应紧张,加之新能源车爆发增长,原材料的重要性不言而喻,对废旧电池的回收利用也逐渐成为了动力电池重要的原材料来源。业内专家曾表示,预计到2050年,国内全行业动力电池的一半材料都将来自于报废电池的循环利用。


车企加码动力电池研发创新,新能源汽车竞争走向纵深

而在动力电池回收再生上面,国内的厂商早已有所布局。2018年,吉利科技集团携手合作伙伴布局电池回收、前驱体制造领域,已经形成了退役电池再生利用核心技术,打造拆解破碎产线和资源化再生利用产线,在成本、效率上具有独特优势,其中镍钴锰回收率超过99%,锂回收率超过85%,位列行业先进水平,已经成长为国内动力电池回收再利用市场的重要力量。

2022世界动力电池大会还发布了《2021—2022年中国汽车动力电池及氢燃料电池产业发展年度报告》,报告预计2022年我国新能源汽车产量规模合计将达到562.7万辆,同比增长约71.7%。其中,新能源乘用车产量同比增长约75.3%。新能源商用车产量同比增长约21.5%。预计2022年我国动力电池全年装车需求将达282.4GWh,同比增长约82.8% 。其中,新能源乘用车装车需求同比增长约92.4%。新能源商用车装车需求同比增长约25.9%。

巨大的增长需求,也激发了吉利汽车等新能源汽车大厂以动力电池赛道为起点,补足短板,携手开启绿色低碳可持续发展之路,为民族汽车企业探索向上路径,支撑中国民族汽车品牌向上发展。


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