動力電池頻頻自燃背后：鈦酸鋰電池能否借此登陸乘用車市場？
時間:2019-04-29 21:44來源:億歐 作者:綜合報道
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4月21日晚，上海某小區車庫一輛特斯拉Model S自燃并波及臨近車輛；4月22日，一輛蔚來ES8也出現起火現象……多起電動車自燃事件把電動車又推向了風口浪尖。甚至有網友爆料稱，電動汽車申請車位都會遭物業的“不公平”對待。
截止目前，特斯拉等企業并未就電動車自燃的原因做出官方解釋。億歐汽車就此問題與國創成聯合創始人、首席商務官李海波進行了交談。在他看來，特斯拉在三電系統已經達到了很高的水平，但旗下產品還是不止一次出現自燃的事件，這與其電池技術路線本身有關。
特斯拉使用的三元鋰電池負極材料為碳系材料，在李海波看來，碳負極電池本身就是一種本質不夠安全的電池。清華大學歐陽明高院士去年發表論文指出：動力電池充電態的正極會釋放氧氣，只產生較少熱量，即電池不會被內部短路的熱量產生點燃；但有負極存在時，強還原性的負極（碳系材料）會消耗正極產生的氧氣，并產生大量熱，最終導致整個電池出現熱失控。
通俗來講，碳系材料本身是易燃物，再加上碳系材料嵌鋰會形成化合物LiC6，其性質接近于鋰單質，在空氣中就可以直接自燃。所以，鋰電池的安全性短板是因為存在碳系負極材料，是材料本身的安全隱患。
因此，國創成選擇進入一個新的動力電池領域：鈦酸鋰電池。
鈦酸鋰電池：高安全性與低能量密度并存
如今，三元鋰、磷酸鐵鋰電池已經占據了我國動力電池產業90%以上的市場。作為一家新晉的動力電池制造商，國創成并未進入當下的主流市場，而是選擇專注于鈦酸鋰電池。當然，這也是以為你鈦酸鋰電池自身有著相對優勢。
首先，與三元鋰或磷酸鐵鋰電池只能靠外部管控系統保證安全相比，鈦酸鋰電池是材料層級的安全。李海波對億歐汽車談到，由于采用尖晶石結構鈦酸鋰，該結構的材料在脫嵌鋰過程中幾乎沒有體積變化，且嵌鋰電位相對較高，所以即使后期在低溫、高倍率充電等惡劣使用環境下，鈦酸鋰電池也不會達到金屬鋰的析出電位，降低了形成鋰枝晶的概率和短路風險。
此外，即使內部出現短路情況，鈦酸鋰電池的溫度最高只能升至60℃，達不到電池燃燒的溫度水平。鈦酸鋰的主體構成是氧化鈦，本身不會燃燒的。據李海波介紹，嵌鋰后的石墨負極燃燒放熱量是鈦酸鋰負極的10倍左右。“就算鈦酸鋰電池發生燃燒，也是緩慢燃燒，不會爆炸。”他補充道。
除了安全性高之外，李海波表示，鈦酸鋰電池還具備其他三大優點：第一、使用壽命長，高倍率充放電次數能達到其他類型電池的10倍甚至20倍以上；第二，溫域寬，可以在低溫或高溫條件下正常的工作；第三，可以實現高倍率充放電，鈦酸鋰電池可在10分鐘，甚至5分鐘內充滿，耗時遠低于三元鋰電池的1小時。
既然優點這么多，為何我國主流汽車產品并未采用鈦酸鋰電池？因為相較于對手，此類電池的能量密度過低了。國創成目前可量產的鈦酸鋰電池能量密度為100Wh/kg，約為磷酸鐵鋰電池的70%~80%，只有三元鋰電池的50%~60%。以特斯拉Model S為例，該車續航里程超過500公里，但若換成鈦酸鋰電池也許只能跑300公里。此外，鈦酸鋰電池的成本也較三元鋰電池更高。因此，以能量密度和續航里程作為主要考量依據的乘用車制造商放棄了這一電池品類。
鈦酸鋰電池的市場何在？
雖然國創成于2016年11月才注冊成立，生產的電池在2018年底才正式投產，但據李海波介紹，該公司的團隊成員從事鈦酸鋰電池的研發與生產已有10年以上的歷史了。只專注于這一種電池的研發，就是因為他們看到了一個不小的市場機會。
“從目前的客戶反饋來看是非常積極的，”李海波表示。目前，國創成已與一些軌道交通公司達成了批量采購協議，并拿下了部分新能源礦車領域的訂單，還在物流等領域擁有客戶。
這些客戶的共同點在于，把安全性作為核心訴求和基礎門檻，同時需要充分考量經濟性和電池的使用壽命。據李海波介紹，鈦酸鋰電池的電芯能夠達到5萬次高倍率的循環充電放壽命，遠超整車使用壽命。作為對比，磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池的高倍率充放電壽命一般只有幾百次，即使是低倍率充放電也只能實現數千次的循環。由于國創成客戶的車輛尺寸較大，有更大的空間裝載電池，所以對于能量密度的要求則相對較低。
此外，李海波表示，12噸以上的插電式混合動力貨車也已在今年進入國家對新能源汽車政策補貼的名單，這正在刺激國創成向這一領域發展。同時，他還表示，該公司正在與部分客車制造商和重型機械制造商進行積極溝通。客車制造商被鈦酸鋰電池在高倍率充放電和長壽命方面的優勢所吸引，而重型機械企業則看中此類電池高倍率充放電和寬溫域的特點。此外，國創成在儲能市場也有積極推進，鈦酸鋰電池由于它的高倍率性能，在儲能調頻里有非常大的發揮空間。
據李海波透露，長遠來看，國創成也有入局乘用車市場的規劃。隨著多起自燃事件的爆發，乘用車未來是否還會堅持以能量密度和長續航為第一考量因素還是未知數；在增程式電動車市場，鈦酸鋰電池的特性可以解決安全性與里程焦慮兩方面問題；此外，預計未來2-3內，48V啟停系統將成為乘用車的標配，鈦酸鋰也是啟停電池的最佳選擇之一。
李海波表示，就當下而言，國創成最緊急的事務是旗下工廠的產能擴充，該公司現有的產能已遠遠無法滿足既有訂單需求。“我們非�？春免佀徜囯姵剡@個市場。”他補充道。
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