動力電池技術之爭激烈 誰能實現彎道超車？
時間:2016-04-08 11:32來源:車參 作者:西顧
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一波又一波的阻礙，無非來源于鋰電的兩個短板，安全性和成本。即便是行業翹楚特斯拉，也時不時“攤上事”。從去年新聞報道的幾起特斯拉起火的事件來看，三元鋰電池遇穿刺會短路噴火，正是其層層盔甲下的“軟肋”。
而另一種及其常見的電池，在鋰電各種各樣的話題背后，顯得十分平靜，那就是鎳氫電池。
鎳氫電池是二十世紀九十年代發展起來的一種新型綠色電池，具有長壽命、穩定安全，無污染等特點，是最成熟的電池技術之一，已經在汽車動力電池領域得到了廣泛應用。和鋰電池的高能量密度相比，容量是鎳氫電池最大的限制。哪怕是最先進的純電動汽車，行駛里程還趕不上一輛普通的小轎車。因此，其主要是用作對電池容量要求較低一點的混動車的動力電池。
若撇開電池容量的限制不談，鎳氫電池的長壽和安全才是其得到廣泛運用的核心原因。
鎳氫電池在保證淺充淺放的情況下，可以做到比鋰電池更長的壽命，因此混動系統一般把電池的電量維持在40-80%之間，這種使用方式可大大的延長電池使用壽命，所以路上跑了10年的普銳斯還好好的。
電池的安全性則是世界性難題，對其討論永遠都只是相對而言的。鎳氫電池的安全性是由其自身電解質的特性決定的，學過化學的都知道，氫是較活潑的，可與大部分的元素反應，然后生成氫化物，從而避免電池內部形成高壓環境。也正是這一點，決定了鎳氫電池的安全性比鋰電池要好。
但是，這一切都是基于電池本身理論而言的。一旦搭載在汽車上做動力電池使用，則要面臨著更加嚴苛和惡劣的條件。那么，混合動力車都是怎么做的呢？
電池壽命——要不要換電池？
不少的消費者都知道，頻繁的過充過放會造成電池蓄電能力的快速衰減。這樣的道理在動力電池上同樣適用。
那么汽車廠家的解決方案是什么呢？我們以走在混動領域前沿的豐田為例，其在2015年已經投產了搭載國產混動系統的車型。
豐田雷凌雙擎通過電池管理系統，將電池容量控制在一定的范圍內，同時發揮鎳氫電池在此區間循環壽命長的優勢，實現電池的“淺充電、多循環”，避免過充過放電導致的加快老化，從而保證電池的使用壽命。
到了用戶層面，當儀表指示燈顯示電量充滿時，實際上電池只充到了75%，反之顯示空電時，電池實際還有30%的電量。這樣大的保護區間對于純電動車來說是個災難，直接后果就導致了行駛里程縮短。而對于混動汽車上僅做為“能量中轉站”的鎳氫電池來說，卻是一舉兩得。
正是因為采用了這樣的技術，才創造出了加拿大豐田普銳斯出租車平均約70萬公里才更換一次電池的的記錄。普通消費者假定每年行駛2-3萬公里，70萬公里那將意味著23-35年的使用壽命。即使可以這么做，想來也沒有幾人愿意堅持……
安全性——會不會漏電？會不會自燃？
對于動力鋰電池來說，風險不可預測，但對于混動汽車搭載的鎳氫電池來說，漏電、自燃的風險則小得多。作為日常生活中最常見的電池種類，鎳氫電池已經發展到了相當成熟的地步。混動汽車和電動車不同，電池不是車上的能量來源，僅作為能量的中轉站，并不承擔主要的儲能工作，進一步降低了風險。
此外，從產品開發層面上來說，一款電池的開發需要經歷無數的考驗和歷練。
首先是各種變態的實驗：
電池安全性試驗：進行電池的過充/放電測試、高溫性能測試、外部短路測試、內部短路測試、跌落測試以及擠壓測試；
跌落實驗：在1米-10米的范圍內以厘米為單位任意調整高度，對電池單體進行跌落實驗，用以改進電池單元的抗震性能；
釘刺實驗：將電池單體固定，垂直于電池表面的撞針以20厘米/秒的速度刺入電池，以此模擬真實環境中電池受到外力穿刺的場景，消除在電池穿刺后引起短路、升溫甚至爆炸的潛在誘因。
除此之外還有其他各種嚴苛的寒冷，侵水，擠壓，耐火等實驗要求。
筆者也了解到，為使動力電池在各種嚴峻條件下都能正常發揮工作，雷凌雙擎還在在全國各地反復進行耐久和溫度實驗。
這保證了即便在極端的工況下，也不會出現漏電和爆炸的危險。我們知道日本是混動車型銷售的大市場，而在日本海嘯中，卻沒有一起豐田混動車漏電的案例。
動力電池技術之爭激烈 誰能實現彎道超車？
除此之外，電池的布置對于安全性影響同樣很大。
由于體積太大，純電動汽車大多將電池平鋪在汽車底板下方。跟純電動車不同，混動車型大多將電池布置在后備箱靠前區域，能夠最大程度避免電池在行駛中遭受破壞的風險。并且通過在高壓零部件如電池的外圍包裹外殼或外罩，來實現高壓部件與車體及外界的“隔絕” ，在此基礎之上，再通過車輛內置電腦實現對高壓零部件的防護物是否損壞及是否漏電進行實時監控。
一旦車輛搭載的傳感器感應到撞擊、水災或是火災等突發事件發生時，電池組控制模塊將會自動切斷電源。如此一來，即便出現撞擊、水災或火災，電池也不會出現漏電、甚至燃燒爆炸。
說一千道一萬，消費者最關心的是買一輛放心，安全的車。爺爺也曾說過，市場是檢驗動力電池安全性的唯一標準。有表現優異的，比如豐田。截至2015年7月底，豐田混動全球累計銷量已經突破800萬輛。并且這800萬輛混合動力轎車中，沒有出現過一起車輛自身原因導致的觸電（漏電）、電池燃燒或爆炸的案例。據粗略統計，過去的十多年豐田在中國市場已經累計銷售了超過8萬輛混動車型，同樣未出現一起電池漏電，爆炸事故。當然，也有很多廠家在產品安全性上把握不足，時常造成一些危險事故的發生。這也是為什么會產生“三元鋰電暫停令”。
電池技術之爭在近些年尤為激烈，除了性能差異之外，作為消費者，最關注的還是安全問題。畢竟，一切技術都應該是為人類服務的，而不應該帶來傷害。
或許，慢一點，才比較快。
總結：面對眼花繚亂的新能源材料，誰都想押寶在某一個電池的“新物種”上以實現彎道超車。但千萬不能忘了，安全才處于首要位置（在此為工信部點贊）。深挖安全的材料技術，充分發揮其優勢特性，才能像豐田混動和雷凌雙擎一樣，真正占領未來汽車發展的高地。
(責任編輯：admin)
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