新能源汽車電池三問:安全?標準化?污染隱患?

2021-05-09 14:30:01

當新能源汽車“爆發(fā)式增長”時,作為產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán),退役動力電池的回收卻暗藏風險。業(yè)內(nèi)人士指出,到2020年我國動力電池累計退役量約20萬噸,其中相當比例流入小作坊等非正規(guī)渠道,帶來安全和環(huán)境隱患。

大量退役動力電池流入“黑市”

隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化成為行業(yè)共識,“智能汽車大戰(zhàn)”異?;馃?。拼搶入口端“船票”的同時,新能源汽車生命周期末端的處理再利用,卻亂象頻頻。

在“價比三家”后,近期,一位新能源車主以1萬多元的價格,售賣了自己新能源汽車的電池。一位二手車市場工作人員對記者說,這些廢舊動力電池仍有較大經(jīng)濟價值,不少流入拆車廠及小作坊,大多沒有專業(yè)的電池分解設(shè)備。

中國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)顯示,2020年我國動力電池累計退役量約20萬噸(約25GWh),2025年累計退役量約為78萬噸(約116GWh)。

為保障動力電池回收,工信部2018年發(fā)布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》,要求汽車生產(chǎn)企業(yè)應承擔動力蓄電池回收的主體責任。2018年至今,共27家企業(yè)進入工信部符合“新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件”的名單,俗稱“白名單”。

不過,在多重因素作用下,退役的動力電池大半沒有流入正規(guī)渠道,反而被一些無資質(zhì)、環(huán)保成本低的小廠“高價”搶購走了。“因為成本制約,很多正規(guī)車企和電池處理企業(yè)都存在報廢動力電池回收難的困境。”北京理工大學深圳汽車研究院副研究員張哲鳴說。

“各大主機廠都在開展電池回收業(yè)務(wù),但主機廠真正回收到的退役電池并不多。”廣汽集團總經(jīng)理馮興亞說。

而金澳集團董事長舒心則表示,消費者對電池回收的渠道信息不了解,主動上繳退役電池的動力不足,導致大量退役電池未進入回收環(huán)節(jié)。

避免“爆發(fā)式增長”帶來“爆發(fā)式污染”

新能源汽車動力電池的安全回收利用事關(guān)重大。有專家表示,1塊20克質(zhì)量的手機電池可使1平方公里土地污染50年左右,更大更重的電動汽車動力電池,含鎳、鈷、錳等重金屬,電解液中的六氟磷酸鋰在空氣環(huán)境中容易水解產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì),或?qū)Νh(huán)境帶來更大威脅,但當前動力電池回收市場仍存在多重難題。

首先,行業(yè)不規(guī)范導致“劣幣驅(qū)逐良幣”。格林美股份有限公司是27家“白名單”企業(yè)之一,公司副總經(jīng)理張宇平說,正規(guī)企業(yè)的規(guī)范投入、環(huán)保投入占不少成本,而非規(guī)范企業(yè)、小作坊在這方面幾乎是零投入,可以用更高的價格買走電池,形成行業(yè)的不公平競爭。

退役動力電池仍有不小價值,如5萬元的動力電池退役后還價值上萬元。記者在閑魚平臺上搜索發(fā)現(xiàn),一款標價數(shù)千元的二手磷酸鐵鋰電池,有156人“想要”。

綜合電池交易服務(wù)平臺“電池之家”的產(chǎn)品經(jīng)理簡義暉說,當前動力電池回收主要是賣方市場,賣方多數(shù)希望價高者得,而非企業(yè)是否正規(guī)有資質(zhì)。

其次,電池回收收集難。電動車售賣后物權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移,難以對電池回收進行強制規(guī)定。同時,報廢動力電池貨源分散,國內(nèi)還沒有建立起完整的電池回收體系,廢舊電池統(tǒng)一收集存在難度。長途運輸?shù)母叱杀?,也給車企及回收企業(yè)回收廢舊電池帶來困難。

第三,政策制度有待完善。一些業(yè)內(nèi)人士表示,雖然國家相繼頒發(fā)了一系列法律法規(guī),但具體的實施細則并不是很明確,企業(yè)在實際經(jīng)營中存在困擾。

動力電池的回收亂象,無疑帶來了巨大的環(huán)境污染隱患。張哲鳴說,在動力電池拆解破碎、有價金屬提取過程中,一些“小作坊”不對產(chǎn)生的廢氣、廢液、廢渣進行處理,甚至任意排放。因為技術(shù)不到位,廢舊電池資源化利用效率低,存在資源浪費,在拆解過程中還存在爆炸風險。

張宇平認為,我國在2015年后迎來了新能源汽車熱潮,一般動力電池會在5年至6年后退役,在未來幾年行業(yè)將進入發(fā)展“高峰期”,新能源汽車爆發(fā)式增長帶來的安全和污染威脅需要引起重視。

“綠色出行”更要“綠色更新”

今年的政府工作報告提出,要加快建設(shè)動力電池回收利用體系。業(yè)內(nèi)人士認為,近年來我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛,但目前動力電池的回收網(wǎng)絡(luò)還不健全,應建立由車企、電池企業(yè)、回收企業(yè)、物流企業(yè)等協(xié)同聯(lián)動的回收矩陣,提高電池回收率,為推動新能源汽車這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展夯實基礎(chǔ)。

基于此,應建立電池從“生”到“死”的全過程可追溯體系。舒心認為,動力電池回收行業(yè)的發(fā)展,電池的流向管控至關(guān)重要,建議利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立國家級的動力電池管控信息系統(tǒng),做到全程可追溯。

張宇平說,當前回收利用主要有兩種方式,一是動力電池梯級利用,二是再生利用。例如,電池容量在40%至80%以上時,可供其他行業(yè)二次使用;當電池容量在40%以下時拆解電池,回收原材料。但從實際情況來看,每臺新能源車的使用情況不同,回收的電池品質(zhì)參差不齊。他建議,有關(guān)部門應加強引導,同時企業(yè)加強研發(fā)投入,擴展新能源汽車動力電池梯級利用的應用場景。

不少業(yè)界專家還建議,完善標準,規(guī)范秩序。比如,動力電池的回收利用,需要強化生產(chǎn)者責任延伸制;同時,加強對動力電池非法拼裝、簡易拼裝的打擊力度,對動力電池回收的安全、環(huán)保問題進行規(guī)范,明確高壓線。

“只有建立完整、高效的電池回收體系,才有可能真正解決電池回收難問題。”張哲鳴說。

用技術(shù)創(chuàng)新確保電池安全

試,而且可以做到只冒煙、不起火,讓811電池包的安全水平遠超國標要求。”該負責人說。

實際上,安全是所有車企的“生命線”,各車企都采取了多種措施確保安全。例如,上汽乘用車負責人介紹,他們的電池嚴格按照“美國安全標準UL-2580”和“ASIL D汽車電子電氣最高安全等級”設(shè)計,達到IP67和IP69K雙重防水等級;還擁有第二代EDU智能電驅(qū)變速箱、綠芯90kW高效永磁同步電機、第二代HCU混合動力中央控制器等先進技術(shù),能給到用戶安全保障。

創(chuàng)新技術(shù)將確保電池安全

近幾年,多家車企和動力電池企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新大大提高了新能源汽車的安全性。

“我們將來的電池會非常安全,可以生產(chǎn)‘不燃燒的電池’,有些電池正在往這個方向努力,比如比亞迪公司的刀片電池。而且大家都在研發(fā)固態(tài)電池,等固態(tài)電池技術(shù)成熟并大規(guī)模推廣后,火災基本就不會再發(fā)生了。”國家新能源汽車創(chuàng)新工程專家組組長王秉剛說。

2020年,比亞迪推出刀片電池。比亞迪品牌及公關(guān)事業(yè)部總經(jīng)理李云飛介紹,刀片電池的體積比能量密度提升了50%,通過了行業(yè)內(nèi)最嚴苛的針刺試驗,把電動車安全提升到一個新高度。同時,刀片電池具有出色的循環(huán)性能,使用壽命達到百萬公里,不含鎳、鈷等稀少的金屬。

奇瑞汽車相關(guān)負責人表示,目前正在開發(fā)新一代的半固態(tài)電池,通過獨特的微電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計,減緩了短路時內(nèi)部隔膜受熱收縮率;同時工藝過程減少了毛刺和金屬顆粒的污染,降低了電池發(fā)生內(nèi)短路的風險;通過新一代半固態(tài)厚電極的創(chuàng)新設(shè)計,減少了非活性材料的使用,提升了鋰離子電池的能量密度,能量密度可達到300Wh/kg以上。

“安全性是靠設(shè)計、制造和使用的全流程來保障的。”王耀說,今后應在整車設(shè)計上努力提高安全設(shè)計技術(shù)水平和電池熱管理的安全裕量;要在制造工藝上保證材料純度、維護校準生產(chǎn)設(shè)備、提高工藝精度和一致性;要在測試驗證中足額足量保證設(shè)計定型和可靠性耐久性試驗進度;要在車輛充電使用、維修保養(yǎng)環(huán)節(jié)加強產(chǎn)品生命周期管理與質(zhì)量回溯,通過多種措施確保安全。

□記者 余蕊 李唐寧 北京報道

純電動汽車已經(jīng)成為我國新能源汽車發(fā)展的主流,與此同時,安全問題也成為許多消費者關(guān)心的重點。

火災事故比例遠低于傳統(tǒng)燃油車

被推上風口浪尖的特斯拉,一波未平,一波又起。日前,廣州增城一輛特斯拉在東江大道北撞上右側(cè)水泥墻后起火自燃,再次引發(fā)了輿論和公眾對純電動汽車安全的擔憂。

但數(shù)據(jù)顯示,整體來看,新能源汽車火災事故比例遠低于傳統(tǒng)燃油車。

“2018至2019年,相關(guān)部委開展了新能源汽車火災事故的專門調(diào)查,發(fā)現(xiàn)我國每萬輛新能源汽車發(fā)生火災事故約0.8起,但連續(xù)幾年,每萬輛傳統(tǒng)燃油車發(fā)生火災事故在2.2起至4起之間。”中國汽車工程學會常務(wù)副理事長兼秘書長張進華說,因此應該對新能源汽車的安全性充滿信心。

新能源汽車國家監(jiān)測與管理平臺數(shù)據(jù)顯示,新冠肺炎疫情發(fā)生前,2019年我國新能源汽車著火事故率是0.049‰,而根據(jù)公安部等有關(guān)部門公布的數(shù)據(jù),傳統(tǒng)燃油車的年火災事故率約為0.1‰至0.2‰。

“而且,我國的新能源汽車著火事故率顯著低于國外的事故率。”中國汽車工業(yè)協(xié)會秘書長助理兼技術(shù)部部長王耀說。

保證電池安全需從系統(tǒng)安全著手

電池、電控和電機是新能源汽車核心的三電系統(tǒng),大多數(shù)起火事故主要由三電系統(tǒng)故障導致。

“隨著市場上長續(xù)航里程車型的大量上市,采用高能量密度的三元電池成為市場發(fā)展的一個重要方向。從已報道的大部分新能源汽車火災事故分析來看,這些車輛大多采用了三元材料體系。”王耀說。

那么,三元電池的安全性是否無法得到保證呢?答案并非如此。

“如今新能源汽車的安全問題,已經(jīng)由單純的電池安全逐漸轉(zhuǎn)到系統(tǒng)安全層面,通過全系統(tǒng)各類安全措施去提高安全性,能夠?qū)崿F(xiàn)三元電池安全問題在一定程度上的可防可控。”王耀說。

從2017年開始,寧德時代已經(jīng)連續(xù)四年衛(wèi)冕全球動力電池裝機量冠軍,在寧德時代看來,電池安全是一項系統(tǒng)工程,貫穿于電池的整個使用過程中。

該公司負責人介紹,材料方面,寧德時代已開發(fā)出高穩(wěn)定性正極材料和高安全電解液,電池耐高溫邊界提高了40℃。電芯方面,設(shè)計了高集成的防內(nèi)短路電極,大幅提升極端情況下的強魯棒性。電池管理系統(tǒng)方面,可基于電池的物理化學特性,精確掌控溫度、電壓、電流等安全邊界,第一時間識別風險并預警。

“寧德時代研發(fā)的自隔離安全技術(shù),可以有效防止熱擴散,這項技術(shù)使811三元電池系統(tǒng)不僅可輕松通過熱擴散測

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