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大事評 | 比動力電池安全問題更需要擔心的是鋰資源短缺

每日經濟新聞 2021-09-30 22:04:22

每經記者 段思瑤    每經編輯 孫磊

圖片來源:攝圖網

動力電池安全問題一直是新能源汽車產業發展過程中的痛點之一。為解決這一問題,各大車企和電池企業相繼推出了“不起火、不爆炸”的動力電池。目前市面上已經有了比亞迪刀片電池、寧德時代811電池、廣汽埃安彈匣電池、長城大禹電池等多個產品,自稱可以做到“不起火”或者“不爆炸”。

但從技術研發的角度來講,大多數“不起火、不爆炸”電池的技術仍屬於改良性研發。以大禹電池為例,其技術原理是在電池發生熱失控時,採取熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高温絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智能冷卻等手段,以保障電池不起火、不爆炸。簡而言之,就是在動力電池發生熱失控時,將氣火流按照設計通道安全疏導出電池包外,類似於增加了一道散熱環節。

此前,車企和動力電池企業對出現熱失控的電池往往採取防護以及封堵的方式,但由於單個電芯儲存的能量很大,如果採用封堵的防護方式,當熱量達到一定程度後,極易造成相鄰電芯和相鄰模組發生熱失控。

與之相比,目前像大禹電池等主打“不起火、不爆炸”的電池技術已經進步了不少。但筆者認為,目前“不起火、不爆炸”的電池更多的是結構性創新,相當於給易爆炸的電芯裝上了一個滅火器,並不保證100%的安全。因為以目前的技術來看,動力電池做不到絕對的安全。

因而,一些企業將重點放在電池“不起火、不爆炸”上,也多少有些博取關注的成分。根據《電動汽車用動力蓄電池安全要求》等標準,要求電池單體發生熱失控後,電池系統在5分鐘內不起火、不爆炸,留出逃生時間。若按照這一標準,目前市面上的動力電池已經足夠滿足要求。

事實上,當前動力電池除了要提升安全性能,更迫切的問題是如何解決日益緊張的鋰資源問題。國際能源署預計,2030年全球將有50%的鋰資源缺口。而就目前來看,未來5~10年內,仍將是以三元鋰和磷酸鐵鋰為主的鋰離子電池的“天下”。這意味着,對鋰資源的搶奪將成為關乎車企未來命運的關鍵。

眼下,鋰資源短缺已經提前到來。今年8月底,蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新在接受採訪時表示:“目前動力電池的產能缺口我覺得應該在30%到50%,和不同企業的產品結構有關係。今年、明年、後年,我們甚至預測一直到2025年動力電池產能都將比較緊張。”

供不應求之下,鋰電池上游原材料包括碳酸鋰、氫氧化鋰、電解液等都出現不同程度的價格上漲。如,碳酸鋰產品價格持續上漲,最近一段時間更是幾乎每天價格都有變化,目前價格已經接近19萬元/噸,近一個月漲了50%以上,相比年初每噸5.7萬元左右的價格,漲幅已經高達233%。“一貨難求”成為了當前鋰電池企業原材料採購的現狀,很多原料生產企業的訂單已經排到了明年。

鋰電池原材料價格上漲帶來最直接的影響是,企業毛利率的下滑,而企業為了應對這一挑戰將會選擇兩個角度來維持合理的毛利率:一是降低製造成本,二是提高產品價格。除此之外,對於動力鋰電池行業來説,原材料價格的上漲和毛利率下滑會進一步壓縮小型電池企業的生存空間。

隨着動力電池的產能擴張,未來關鍵原料可能無法跟上產能擴張節奏,面臨“卡脖子”的風險。所以動力電池企業不能過分依賴分佈不均的鋰資源,而是要多條路徑探索取材更便利、性價比更高、安全可靠性更強、性能更好的動力電池技術和材料。

如果鋰礦資源不可持續,一是要求我們加快鋰離子電池循環使用體系的建設。目前一些機構已經開始展開對退役鋰離子電池進行相關回收利用的研究,但技術還相對不太成熟;二是,加緊研發新型材料的動力電池技術路線。除了三元鋰與磷酸鐵鋰為代表的鋰離子電池,多種技術路線正在蓬勃發展。比如寧德時代的鈉離子電池、蜂巢能源的無鈷電池,以及氫燃料電池、固態電池等。總的來説,動力電池只要具備了高可靠性和高安全性兩大基本特性就能夠滿足新能源汽車發展和市場需求。

發展多種動力電池技術路線,除了能夠抗衡鋰資源的匱乏,也可以讓電池做到更安全。在現有的各種探索中,最有可能成為下一代動力電池的就是固態電池。固態電池不一定是全固態,最終也可能是半固態或半液態。有研究表明,固態電池可縮短充電時間,並可通過去除鋰離子電池所使用的易燃電解質溶液而使電池組變得更加安全。

不過,固態電池研究當前仍耗費巨大,而且在現實生活中也沒有相對可靠的應用實例,預計將需要花費多年時間才能解決應用障礙,再普及到大眾市場。但令人欣喜的是,目前國內外多家車企和電池公司都在持續對技術路線進行多元化探索。多元化、理性發展的動力電池行業,無論對我國新能源汽車的發展戰略、消費者的使用體驗,還是對企業本身的可持續發展而言,都具有重要意義。

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