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发表时间:2018-11-15
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2018年11月5日,工信部发布了2018年第11批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,东风汽车集团的风神牌纯电动轿车,续航里程为504公里,配套宁德时代三元电池,系统能量密度为170Wh/kg。较早之前,在工信部第16批、第17批发布的《免征车辆购置税新能源汽车车型目录》里,续航里程超过500公里的纯电动客车已经有11家客车企业,共车型23个,其中郑州宇通客车的 ZK6105BEVG59城市纯电动客车续航里程585公里、ZK6119BEVQY18P纯电动客车续航里程655公里。2018年还将有最后一批公告发布,纯电动汽车续航会不会再创新高?好戏在后头。
笔者理解,2018年纯电动乘用车续航突破500公里、纯电动客车续航突破650公里,具有里程碑式的意义。
一、中国纯电动汽车续航突破500公里,用了10年
2009年7月,江苏中大客车厂向社会各界宣布:中大电动客车一次充电续航可达500公里。这是厂家自己公布的。具体情形是在众多行业专家和知名媒体记者的共同见证下,中大纯电动客车JLY6110SE从北京出发,经京沈高速,后返回北京,行驶7小时30分钟,行驶里程452公里。
后来人们慢慢理解,这不是真正意义上的续航500公里。在当时动力电池系统比能量不到90Wh/kg,大家还不知道电池管理系统为何物,当年11米纯电动大客车耗能在1.3kwh/km水平上的历史条件下,纯电动电大客车不可能到达这个指标。只能说企业家个人的情怀而已。但是通过这次展示,引发了社会公众对中国纯电动客车的高度关注。
今天的纯电动乘用车续航突破500公里、纯电动客车续航突破650公里,是国家工信部发布的。可以说,从当时企业家喊出纯电动汽车“500公里”续航的口号,到“500公里”续航汽车量产,用了10年时间。10年来,为了中国汽车实现“弯道超车”,中国汽车产业链上的企业,付出太多、太多了。笔者理解,当年喊出纯电动汽车“500公里”续航的企业家,需要很大勇气,需要承受很大的压力和风险。
二、续航突破500公里具有里程碑式意义的具体体现
①基本消除了客户长期以来的里程焦虑。2015年以前城市纯电动客车续航在130公里(不开空调)以下。客车厂想了许多招,如在线充电、快充、换电,但客户基本不买账,或者只是勉强使用。2015年交通部明确通知客车厂,电动客车续航必须超过200公里。如今郑州宇通客车的ZK6105BEVG59城市纯电动客车续航585公里、ZK6119BEVQY18P纯电动客车续航655公里。其意义具体体现在燃油料公交车完全退出历史舞台,已经倒计时了;公路客车纯电动化时代已经到来。(注:特大城市公交车一天运营里程在200公里以下,公路客车白天运营里程在500公里以下);
②基本消除了客户长期以来的充电焦虑。长期以来,里程焦虑衍生出充电焦虑,同样困惑新能源汽车推广应用的进程。30分钟、15分、5分钟的快充电技术新闻频频爆出,给人们一个希望。而现实却是大白天哪里能充电?哪里有太多时间去长时间去充电?充电的焦虑,依然笼罩在心头;
③混合动力、插电式、增程式方案之争,可以休息了。纯电动汽车续航起不来的时候,一些专家坚持认为日本混合动力、美国增程式电动汽车是最佳的。认为中国人的“弯道超车”是大跃进,是不顾汽车的发展科学规律的,也有领导在大压力和质疑面前,提出了“换道超车”新口号。
三、接下来,要把动力电池安全性提高放到更重要位置上来
有报道说,据不完全统计,2018年1~6月,国外新能源汽车发生自燃起 火事故6起,今年1~9月,我国电动汽车烧车事件达21起。目前中国新能源汽车已经累计有200万辆,发生概率为十万分之一。目前这21起电动汽车烧车原因及分布,媒体没有公布,往下分析,比较困难。
但是汽车行业质量管理讲究的是6个西格玛的要求,即合格品率为99.9999998% 不合品率为0.002PPM。电动汽车烧车事件是比较严重的质量问题,且发生概率为十万分之一,说明目前中国新能源汽车高速发展快速之中,质量安全隐患还是比较高的。或者说,目前中国新能源汽车发展的技术瓶颈已经是三元电池的安全性了。
好在,目前工程上对磷酸铁锂电池安全性基本认可,这个结果也来之不易。当初,磷酸铁锂电池的安全性也是被质疑的。当前三元电池的安全性,被专家们所质疑,而质疑是对的。好在,东风汽车集团的风神牌纯电动轿车,续航里程为504公里,配宁德时代电池三元电池,系统能量密度为170Wh/kg,已经正式推出。好在,东风汽车集团是值得信赖的,宁德时代公司也是值得信赖的。
如果东风汽车集团和宁德时代公司对风神牌纯电动轿车配三元电池安全性,没有把握、没有信心,这个假设就有些不靠谱了。但有专家会拿特斯拉使用的也是三元锂离子电池,去年以前已有十余辆车发生起 火燃烧事故,今年5月又有4辆车先后燃烧,造成3死1伤的例子来质疑。
但是特斯拉不是东风汽车这个重量级别的企业,宁德时代公司也已经是在世界动力电池的领导者。东风汽车与宁德时代联手推出三元电池的乘用车,作为普通消费者而言,对配宁德时代电池三元电池、续航里程为504公里的风神牌纯电动轿车的安全性,不再会有太严重的焦虑症状吧。
三元的电池的安全性,还没有得到大专家大学者的认可,也是客观事实。有专家指出“三元锂离子电池内部具备“燃烧三要素”,在隔绝空气的条件下也能自燃,所以三元锂离子电池火势很难扑灭,蔓延迅速,驾乘人员很难逃生获得救援。目前,我国的三元锂离子电池针刺试验还不能完全过关。
笔者认为,动力电池厂家和整车厂家一定是高度关注三元电池安全性的,尤其是东风汽车和宁德时代这样的企业,他们都具有高度社会责任感,绝不会把质量安全放在次要地位上。笔者相信,动力电池厂家和整车厂家会通过自己的努力和产品在市场上的表现,来消除专家们的质疑。
四、三元电池不安全的机理已经清楚,采取有效措施,可确保安全
前几年,通过对磷酸铁锂电池安全性机理的讨论,在科学家和工程师们的努力下,采取有效措施后,其安全性得到工信部的认可。目前大、中客车配备磷酸铁锂电池,已经没有人再质疑其安全性了。今天给大、中客车配备三元电池的大门还没有打开,给大家的基本印象,是三元电池安全性不如与磷酸铁锂电池。好在三元电池不安全的机理已经清楚。
三元电池不安全的机理:
①三元电池也是锂离子电池,其电解液用易燃的溶剂配制而成,溶剂是可燃物质;
②正极氧化剂和负极还原剂只隔一层微米级厚的隔膜,内短路则生热,隔膜也是可燃物质;
③充放电时,电池内阻生热,高倍率时生热更多,在达到一定温度时,正极上的氧化剂易与电解液发生化学反应,三元电池比磷酸铁锂电池比能量高,氧化剂易与电解液发生化学反应概率更高;
④三元材料还会分解出初生态氧,是一种比氧气活泼得多的状态,极易与还原性物质起化学反应。这初生态氧是三元材料特有的。
笔者认为:
对①点,磷酸铁锂电池,有办法解决,三元电池同样能解决;
对②点,磷酸铁锂电池与三元电池一样,不同的是三元电池对隔膜的质量和品质要求更高而已;
对③点,磷酸铁锂电池与三元电池一样,不同的是三元电池充放电时,热管理温度值不同而已;
对④点,生态氧是三元电池特有的,前面3点有办法解决,为什么④点不能解决?估计办法比困难多,只是验证措施的有效性,还需要一定时间而已。
笔者认识,东风汽车集团与宁德时代携手推出配套系统能量密度170Wh/kg的三元电池、续航里程为504公里的风神牌纯电动轿车,表明三元电池的安全性,对他们而已,已经基本解决到位了。
五、2020年新能源汽车年产销实现200万目标有望
一句话,随着纯电动汽车续航突破500公里,“动力电池是发展新能源汽车的瓶颈”的结论已经被突破。嘴上争论,最后要落到实地来干。这里必须感谢中国动力电池行业的工程师们。2018年第11批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》共有46家电池企业提供配套,前10位分别为宁德时代(40)、力神(12)、北京国能(10)、塔菲尔(9)、比亚迪(8)、中航锂电/盟固利(6)、国轩高科/捷新动力(5)、桑顿/冠城瑞闽/威睿电动(4)、上汽时代/江苏索尔/新中源丰田汽车/亿鹏(3)、孚能/遨优动力/亿纬锂能/鹏辉/欣旺达/福建巨电(2)。
以上说明,中国发展纯电动汽车,动力电池资源丰富,汽车车型众多。动力电池瓶颈被成功攻克、磷酸铁锂电池安全性得到公认、三元电池的安全性有东风汽车集团和宁德时代等一流企业背书,给了市场信心。再接下来,是需要解决纯电动汽车的成本问题了。要降成本的重头戏也在动力电池,而动力电池在技术上也没有困境了,后期销售规模上来,成本也就下来了。2018年新能源汽车产销预计超过100万,2019年超过160万,2020年200多万的规划目标完成,基本在望。
注:本文作者雷洪钧博士为扬子江汽车公司高级工程师,中科智能网联汽车科学院院长,中国新能源企业家俱乐部专家委员会主任(为12月份的“2018中国新能源企业家俱乐部(SNEC)年会”提供支持)。
作者简介
雷洪钧博士,扬子江汽车集团高级工程师、总经理助理(总工程师),中国国电子节能技术协会节能与新能源汽车专家委会专家,国家建设部城市车辆专家委员会理事,全国交通职业教育指导委员会汽车技术专业类指导委员会聘请的专家讲师,中国公路学会客车分会客车市场研究员,中国土木工程学会城市公交学会客车专家委会副主任,中国标准化协会理事,中国管理科学研究院担任过特聘研究员、中科电动汽车产业联盟首席研究员。
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