做好“电池”，等于抓住两轮电动车的“变量”？

2021-11-18 10:48:37      中国家电网 贾琼     

作为两轮电动车的主要动力来源,电池性能的好坏不仅关系到整车续驶里程的长短,还与产品的安全性和可靠性息息相关,其重要性不言而喻。

近一年多来,新国标下的“换机潮”为两轮电动车行业带来千亿蓝海,然而,行业快速发展令人振奋的另一面,续航能力不足的痛点问题,以及动力电池火灾引发的安全隐患等,依然是业内认为阻碍两轮电动车行业发展的两大挑战。

100公里是个“坎”

随着城镇化加速,城市的边界不断扩张,催生了用户对超级里程的需求,在此背景下,随之而来的,两轮电动车的“续航焦虑”逐渐凸显。通勤距离越来越长,但自新国标颁布后对电动自行车/电动摩托车的电机功率、蓄电池标称电压都做了具体规定要求,两轮电动车的续航能力不可避免出现了一定缩水情况。尤其随着冬天来临,电动车的续航里程在原有基础上再次衰减,实在令人头疼。

“100公里是个坎儿”,有电动车行业分析人士向中国家电网记者表示,在额定功率、电池电压等有了上限值的基础上,两轮电动车续航能力要达到100公里是比较难实现的。尽管目前市面上一些品牌宣传中打出了“一次充电100公里甚至200公里”的口号,但实际上,大多数品牌的产品都是将电池容量进行了不断加大,所以才跑得远。“加大电池容量确实可以获得更远续航,不过,技术虽然可行,却也会带来高昂的成本,难以在市场推广”。另外还存在一个问题,电池容量的加大一定程度也就加大了整车的质量,但新国标又对包括电池在内整车质量有一定要求(不超过55公斤),如果搭载电池属于本身质量就比较大的铅酸电池,不断叠加容量则又会加大企业对电池之外整车设计的质量把控难度。

不过,在符合新国标的前提之下,也不乏有一些电动车做到了长续航,上述行业分析人士告诉记者,在同样规格下,如爱玛、雅迪、台铃等头部品牌通过技术创新,在两轮电动车的续航方面都做得较为出色。以爱玛为例,作为百公里电动车开创者,爱玛在2021年初推出了应对全骑行场景的引擎MAX系统,实现了“百公里·不充电”的核心技术突破。据爱玛电动车相关负责人向记者介绍,引擎MAX系统是爱玛历时2年时间整合专家团队,找到影响续航根本原因后,重新搭建技术系统,对电池、电控、电机、轮胎、照明、制动等核心域及其相互作用进行了大量实验,才最终形成的“一次充电·百公里续航”核心技术。而截止目前,据了解爱玛已经完成了从引擎MAX到引擎MAX6的迭代,实现了“充电2小时,畅行百公里”的升级。

台铃电动车旗下超能系列多款车型的续航表现也十分出色,据相关内部人士介绍,台铃超能系列车型搭载了云动力4.0省电系统,在能量储备、电池性能、整车性能、能效与转化上都得到了更高的提升和优化,可实现“一次充电·双倍里程”的续航实力,整车综合性能提升约97%,不管是日常通勤,还是工作需求(送外卖等)都能够轻松应对。

对消费者而言,电动车跑得远是关键,用户既需要优质的产品体验,更需要过硬的品质保障。对此,上述行业分析人士表示,希望能有越来越多的品牌通过技术创新而不是简单粗暴地依靠电池叠加来延长续航,用技术战取代价格战,聚焦用户需求,回归产品本身。

锂电起火怎么“解”?

上文提到,在对额定功率、电池电压限值的同时,新国标对两轮电动车(含电池)的整车质量也有一定要求——不超过55公斤。这种情况下,作为整车上最“重”的一个零配件,电池材质的选择尤为重要。

众所周知,两轮电动车的电池有锂电池和铅酸电池之分,与铅酸电池相比,锂电池的最大优势便是重量轻。同样是48伏、12安时,一组铅酸电池重量能达到16公斤左右,而锂电池大约为4公斤,很显然,面向两轮电动车领域的未来,锂电池越来越占据重要核心地位。但伴随而来的,时至今日,电动车锂电池的充电安全问题并没有得到彻底解决。据消防救援局统计,今年1-7月,全国发生电动车火灾事故6462起。从起火原因看,电气故障和自燃是造成电动车火灾的主要原因,分别占电动车火灾总数的62.1%和23.5%;而电池单体故障、充电过长等便是导致电动车电气火灾的根本原因。

“‘轻’是锂电池的优势,但由于目前一些锂电的技术并不十分成熟,于是就存在引发火灾等安全隐患”,爱玛电动车相关负责人向记者分析称,目前电动车的动力锂电池分为三元锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池等技术路线,近年来新能源汽车、两轮电动车引起火灾的案例屡见不鲜,其中很大一部分原因都来自于三元锂电池。“三元锂电池就像5号电池那种,是一节一节组装起来的电池组,目前电动车尤其像特斯拉等新能源电动车都用的是三元锂电池”。据该负责人介绍,三元锂电池其成分十分活跃,在高温下极易发生起火事件。而很多小的电池厂家,通常从旧电动汽车领域回收电芯,通过拆解电芯组装成新的电池包在市面上销售。而用户往往因为性价比因素考虑就选择了这样的电池包,也就容易导致一些安全隐患的发生。

相较于自析氧、自助燃的三元锂电池,磷酸铁锂电池、锰酸锂电池在成本、安全性方面具有相对优势。比如爱玛电动车搭载的锰酸锂电池,据爱玛电动车相关负责人介绍称,“锰酸锂的热分解温度不仅高于三元锂材料,也高于磷酸铁锂的峰值热分解温度,因此安全性更好”。同时,相较于低温性能较差的磷酸铁锂电池,锰酸锂电池的低温特性更好。据了解,搭载锰酸锂电池的爱玛电动车可以实现-20℃也能保持正常行驶。“目前电动车行业在锂电池领域还没有相关规范,所以导致大家对电动车有一些恐慌”,爱玛电动车相关负责人说,希望通过搭载锰酸锂电池的爱玛电动车,能够使更多用户看到并了解到,锂电池的安全性也是有差别的,正常来说,锰酸锂电池安全性相对较好。

除了对锂电池类型的更优选择,面对电池安全问题,相关车企上下游产业也正在新的电池技术领域拼尽全力。今年7月末,宁德时代发布了第一代钠离子电池,据宁德时代表示,钠离子电池在低温性能、快充、环境的适应性等方面具有独特的优势,与锂离子电池相互兼容互补。除了宁德时代,中科海钠、爱玛科技等也相继发布了对钠离子电池的相关研发进展。

还有什么途径能有效预防电池火灾事件的发生?那想必依然要归根到技术创新了。爱玛相关负责人向记者介绍了他们最新的防火墙2.0技术。据了解,该技术系统加入了芯片处理能力,应急处理更及时,具备了过充保护、过流保护、短路保护、过热保护、不充电时充电回路无电压、电门锁断开时整车不带电、更快更有效的短路保护功能等全新升级的技术,能够更好地防范风险,保障用户的用车安全。

“锂电池或者说三元锂电池燃烧发生火灾以后,其最大的危害在于里面不完全燃烧的气体以及一些毒性气体,像一氧化碳、氟化氢等,导致着火以后往往会造成人员的伤亡”,中国科技大学火灾科学国家重点实验室教授孙金华建议,从安全角度出发,人们应该尽量避免在家中给两轮电动车充电,政府则应该加大组织和投入,创造条件,引导用户在室外安全充电。而从行业发展、企业创新的角度来讲,前文行业分析人士认为,相关电动车企业需要积极探索安全性能更高的电池技术,如锰酸锂电池、钠离子电池等。同时,通过创新研发植入类似防火墙安全系统,增强防静电和强电磁干扰,智能预防过放过充、短路问题,提升电池故障检测速度等,进一步为用户电动车电池安全使用提供保障。