标准化电池为什么不适用电动汽车行业

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  标准化的电池也可以降低电池的生产成本;标准化的电池也利于废旧电池的回收和阶梯利用。甚至可以降低整个电动汽车行业的生产、维修的门槛。

  但是电动车行业并不成熟,不同国家、不同企业在电池的材料选择、构型设计、连接方式等很多方面并没有达成共识。可以说,电动汽车的电池设计都代表了制造商对电动汽车的不同理解。

  电动车不能标准化电池,正如目前汽车不能标准化发动机一样。电池标准化要到电池的能量密度已经不再成为电动汽车布置和性能的主要障碍的时候为止。这也是为什么特斯拉已经布置了18650,还是继续做2070。目前还有进一步的技术驱动力在。对比目前内燃机的状态,电动汽车在电池能量密度低于340Wh/kg前,当前的这种情况还会继续下去。正如一度国内自主企业都买三菱的发动机,也能满足要求,也算是某种意义上小范围的标准化了,可是外部要求(功率扭矩/燃油经济性/排放/新技术应用)超过一个可达成的点后,发现为了应对新的目标老办法玩不转了,甚至连国外也找不到一个公认的做法,所以又开始了百家争鸣的状态。

  1.国际环境

  新能源的推广不仅仅存在于中国。德国、日本、美国对锂电池储能需求比较大。目前动力电池的生产厂家主要集中在中日韩三国。比如中国的比亚迪、日本松下、韩国的三星和LG化学、美国A123,还有特斯拉超级工厂。这么看来,电池标准化不仅仅是国标这么简单了,想全球标准化肯定是难行之路。

  2.国内环境

  早在2001年,新能源汽车研究项目就被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题。

  十几年过去了,2016年我国新能源汽车销售量达到51.7万辆,连续两年保持全球第一。同时中国的动力电池企业销量规模也最大。2016年全球动力电池企业销量排名中,前十排名中有七家企业来自中国。就目前中国电池生产商大大小小300余家。众厂家多年来似乎也是适应了这种无标准的发展。

  其实从2012年开始,国家工信部就在动力电池行业摸底调查,准备起草《动力电池行业准入条件》。直到2015年9月工信部才发布《锂离子电池行业规范条件》。2016年11月工信部发布第一批符合《锂离子电池行业规范条件》企业名单。通过规定企业电池年产能不低于1亿瓦时等条件,以避免行业“散、小、乱”发展趋势。

  至此为止,工信部才框定锂离子电池的产品性能要求以及对生产企业的门槛。可以说政策是引导市场但又依托于市场,国家政策和企业都是在摸石头过河。

  3.电芯本身

  从正极材料上来分,常见的有:钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂电池。因为不同的材料,做成的电池单体在性能、寿命、安全性、能量密度等方面都不一样的。例如磷酸铁锂电池单体是3.2V电压,三元锂电池电压3.7V,这个从根本上就没法统一了。

  电池外形上,电极材料可以卷成圆柱形电池,也可以叠成方形或者片状电池。对应不同的生产线,如果统一了标准,是不是就会作废了其他电池生产线呢?

  4.电池总成

  有了电芯,就可以组装成电池组了?其实不然,动力电池包由电芯、PACK、BMS组成。众所周知,锂电池优点是能量密度大,同时锂电池也是有危险性的。比如X星Note7手机电池爆炸事件。

  电动车的电池储能量大,安全性是首当其冲的,所以电动车电池的电池管理(BMS)、电池PACK设计是非常核心的技术。要管理成百上千甚至1万余节电芯在不同环境下的充放电,不同的厂商都有高科技在里边。

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  5.差异&创新

  除了上面所说的电池材料、形状、BMS的差异,是不是把电池包标准化,装到电动车里就行了哩?其实也不是,这个要考虑不同电动车的差异化。电动车从A00、A0、A、B.。。甚至大巴车,不同级别或者不同车型,决定了它们会采用不同的电池包。

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  如果电池标准化,电池组的数量决定了续航。那又如何体现出不同车的差异化呢?比如花15W买的一辆家用车和150W买的豪华电动跑车。就算续驶里程相当,那跑车所需要的电池性能是普通家用车所不能比拟的,电池的成本也会有差异的。

  电池厂家会根据车企的要求来定制电池,锂电池的可定制性也可以说是一种优势。会有车企把电池平铺在底盘,也有把电池安置在后排座位下,也能放在前舱,甚至可以简单粗暴的放在后备箱,这也是没有强制标准的。

  另外,标准化意味着千篇一律,车企在差异化创新上会受到阻碍。从使用角度来说,消费者似乎只关心车子性能如何,电池寿命多长,不同季节的表现会怎么样,至于是哪种标准就不会深入研究的。

  总结:

  整个动力电池行业从是材料、单体到电池组模块、充电、系统保护、生产工艺、再次利用、综合成本等多方面的一个系统。国家标准制定的涉及到国内主要的电池厂、整车厂和第三方检测机构。需要把现有的行业标准进行细化、拆分、整合才能上升为国标。随着未来科技的发展,当动力电池技术提升到足够的高度、标准体系足够健全时,电池标准化也只是水到渠成的事情了。

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