新能源汽車是否安全？動力電池能否實(shí)現(xiàn)通用？廢棄電池將流向何方？這三問不僅是當(dāng)下消費(fèi)者最為關(guān)心的問題，也是橫亙在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路上的三大難題。在我國新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵期，將安全作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的安身立命之本、以標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)資源集約、未雨綢繆防范環(huán)境污染，是我們的產(chǎn)業(yè)答案。
當(dāng)新能源汽車“爆發(fā)式增長”時(shí)，作為產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，退役動力電池的回收卻暗藏風(fēng)險(xiǎn)。業(yè)內(nèi)人士指出，到2020年我國動力電池累計(jì)退役量約20萬噸，其中相當(dāng)比例流入小作坊等非正規(guī)渠道，帶來安全和環(huán)境隱患。
大量退役動力電池流入“黑市”
隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化成為行業(yè)共識，“智能汽車大戰(zhàn)”異常火熱。拼搶入口端“船票”的同時(shí)，新能源汽車生命周期末端的處理再利用，卻亂象頻頻。
在“價(jià)比三家”后，近期，一位新能源車主以1萬多元的價(jià)格，售賣了自己新能源汽車的電池。一位二手車市場工作人員對記者說，這些廢舊動力電池仍有較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，不少流入拆車廠及小作坊，大多沒有專業(yè)的電池分解設(shè)備。
中國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)顯示，2020年我國動力電池累計(jì)退役量約20萬噸(約25GWh)，2025年累計(jì)退役量約為78萬噸(約116GWh)。
為保障動力電池回收，工信部2018年發(fā)布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)承擔(dān)動力蓄電池回收的主體責(zé)任。2018年至今，共27家企業(yè)進(jìn)入工信部符合“新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件”的名單，俗稱“白名單”。
不過，在多重因素作用下，退役的動力電池大半沒有流入正規(guī)渠道，反而被一些無資質(zhì)、環(huán)保成本低的小廠“高價(jià)”搶購走了。“因?yàn)槌杀局萍s，很多正規(guī)車企和電池處理企業(yè)都存在報(bào)廢動力電池回收難的困境。”北京理工大學(xué)深圳汽車研究院副研究員張哲鳴說。
“各大主機(jī)廠都在開展電池回收業(yè)務(wù)，但主機(jī)廠真正回收到的退役電池并不多。”廣汽集團(tuán)總經(jīng)理馮興亞說。
而金澳集團(tuán)董事長舒心則表示，消費(fèi)者對電池回收的渠道信息不了解，主動上繳退役電池的動力不足，導(dǎo)致大量退役電池未進(jìn)入回收環(huán)節(jié)。
避免“爆發(fā)式增長”帶來“爆發(fā)式污染”
新能源汽車動力電池的安全回收利用事關(guān)重大。有專家表示，1塊20克質(zhì)量的手機(jī)電池可使1平方公里土地污染50年左右，更大更重的電動汽車動力電池，含鎳、鈷、錳等重金屬，電解液中的六氟磷酸鋰在空氣環(huán)境中容易水解產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì)，或?qū)Νh(huán)境帶來更大威脅，但當(dāng)前動力電池回收市場仍存在多重難題。
首先，行業(yè)不規(guī)范導(dǎo)致“劣幣驅(qū)逐良幣”。格林美股份有限公司是27家“白名單”企業(yè)之一，公司副總經(jīng)理張宇平說，正規(guī)企業(yè)的規(guī)范投入、環(huán)保投入占不少成本，而非規(guī)范企業(yè)、小作坊在這方面幾乎是零投入，可以用更高的價(jià)格買走電池，形成行業(yè)的不公平競爭。
退役動力電池仍有不小價(jià)值，如5萬元的動力電池退役后還價(jià)值上萬元。記者在閑魚平臺上搜索發(fā)現(xiàn)，一款標(biāo)價(jià)數(shù)千元的二手磷酸鐵鋰電池，有156人“想要”。
綜合電池交易服務(wù)平臺“電池之家”的產(chǎn)品經(jīng)理簡義暉說，當(dāng)前動力電池回收主要是賣方市場，賣方多數(shù)希望價(jià)高者得，而非企業(yè)是否正規(guī)有資質(zhì)。
其次，電池回收收集難。電動車售賣后物權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移，難以對電池回收進(jìn)行強(qiáng)制規(guī)定。同時(shí)，報(bào)廢動力電池貨源分散，國內(nèi)還沒有建立起完整的電池回收體系，廢舊電池統(tǒng)一收集存在難度。長途運(yùn)輸?shù)母叱杀荆步o車企及回收企業(yè)回收廢舊電池帶來困難。
第三，政策制度有待完善。一些業(yè)內(nèi)人士表示，雖然國家相繼頒發(fā)了一系列法律法規(guī)，但具體的實(shí)施細(xì)則并不是很明確，企業(yè)在實(shí)際經(jīng)營中存在困擾。
動力電池的回收亂象，無疑帶來了巨大的環(huán)境污染隱患。張哲鳴說，在動力電池拆解破碎、有價(jià)金屬提取過程中，一些“小作坊”不對產(chǎn)生的廢氣、廢液、廢渣進(jìn)行處理，甚至任意排放。因?yàn)榧夹g(shù)不到位，廢舊電池資源化利用效率低，存在資源浪費(fèi)，在拆解過程中還存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
張宇平認(rèn)為，我國在2015年后迎來了新能源汽車熱潮，一般動力電池會在5年至6年后退役，在未來幾年行業(yè)將進(jìn)入發(fā)展“高峰期”，新能源汽車爆發(fā)式增長帶來的安全和污染威脅需要引起重視。
“綠色出行”更要“綠色更新”
今年的政府工作報(bào)告提出，要加快建設(shè)動力電池回收利用體系。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，近年來我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，但目前動力電池的回收網(wǎng)絡(luò)還不健全，應(yīng)建立由車企、電池企業(yè)、回收企業(yè)、物流企業(yè)等協(xié)同聯(lián)動的回收矩陣，提高電池回收率，為推動新能源汽車這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。
基于此，應(yīng)建立電池從“生”到“死”的全過程可追溯體系。舒心認(rèn)為，動力電池回收行業(yè)的發(fā)展，電池的流向管控至關(guān)重要，建議利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立國家級的動力電池管控信息系統(tǒng)，做到全程可追溯。
張宇平說，當(dāng)前回收利用主要有兩種方式，一是動力電池梯級利用，二是再生利用。例如，電池容量在40%至80%以上時(shí)，可供其他行業(yè)二次使用;當(dāng)電池容量在40%以下時(shí)拆解電池，回收原材料。但從實(shí)際情況來看，每臺新能源車的使用情況不同，回收的電池品質(zhì)參差不齊。他建議，有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)引導(dǎo)，同時(shí)企業(yè)加強(qiáng)研發(fā)投入，擴(kuò)展新能源汽車動力電池梯級利用的應(yīng)用場景。
不少業(yè)界專家還建議，完善標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范秩序。比如，動力電池的回收利用，需要強(qiáng)化生產(chǎn)者責(zé)任延伸制;同時(shí)，加強(qiáng)對動力電池非法拼裝、簡易拼裝的打擊力度，對動力電池回收的安全、環(huán)保問題進(jìn)行規(guī)范，明確高壓線。
“只有建立完整、高效的電池回收體系，才有可能真正解決電池回收難問題。”張哲鳴說。
用技術(shù)創(chuàng)新確保電池安全
試，而且可以做到只冒煙、不起火，讓811電池包的安全水平遠(yuǎn)超國標(biāo)要求。”該負(fù)責(zé)人說。
實(shí)際上，安全是所有車企的“生命線”，各車企都采取了多種措施確保安全。例如，上汽乘用車負(fù)責(zé)人介紹，他們的電池嚴(yán)格按照“美國安全標(biāo)準(zhǔn)UL-2580”和“ASIL D汽車電子電氣最高安全等級”設(shè)計(jì)，達(dá)到IP67和IP69K雙重防水等級;還擁有第二代EDU智能電驅(qū)變速箱、綠芯90kW高效永磁同步電機(jī)、第二代HCU混合動力中央控制器等先進(jìn)技術(shù)，能給到用戶安全保障。
創(chuàng)新技術(shù)將確保電池安全
近幾年，多家車企和動力電池企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新大大提高了新能源汽車的安全性。
“我們將來的電池會非常安全，可以生產(chǎn)‘不燃燒的電池’，有些電池正在往這個(gè)方向努力，比如比亞迪公司的刀片電池。而且大家都在研發(fā)固態(tài)電池，等固態(tài)電池技術(shù)成熟并大規(guī)模推廣后，火災(zāi)基本就不會再發(fā)生了。”國家新能源汽車創(chuàng)新工程專家組組長王秉剛說。
2020年，比亞迪推出刀片電池。比亞迪品牌及公關(guān)事業(yè)部總經(jīng)理李云飛介紹，刀片電池的體積比能量密度提升了50%，通過了行業(yè)內(nèi)最嚴(yán)苛的針刺試驗(yàn)，把電動車安全提升到一個(gè)新高度。同時(shí)，刀片電池具有出色的循環(huán)性能，使用壽命達(dá)到百萬公里，不含鎳、鈷等稀少的金屬。
奇瑞汽車相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前正在開發(fā)新一代的半固態(tài)電池，通過獨(dú)特的微電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減緩了短路時(shí)內(nèi)部隔膜受熱收縮率;同時(shí)工藝過程減少了毛刺和金屬顆粒的污染，降低了電池發(fā)生內(nèi)短路的風(fēng)險(xiǎn);通過新一代半固態(tài)厚電極的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，減少了非活性材料的使用，提升了鋰離子電池的能量密度，能量密度可達(dá)到300Wh/kg以上。
“安全性是靠設(shè)計(jì)、制造和使用的全流程來保障的。”王耀說，今后應(yīng)在整車設(shè)計(jì)上努力提高安全設(shè)計(jì)技術(shù)水平和電池?zé)峁芾淼陌踩Ａ?要在制造工藝上保證材料純度、維護(hù)校準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備、提高工藝精度和一致性;要在測試驗(yàn)證中足額足量保證設(shè)計(jì)定型和可靠性耐久性試驗(yàn)進(jìn)度;要在車輛充電使用、維修保養(yǎng)環(huán)節(jié)加強(qiáng)產(chǎn)品生命周期管理與質(zhì)量回溯，通過多種措施確保安全。
純電動汽車已經(jīng)成為我國新能源汽車發(fā)展的主流，與此同時(shí)，安全問題也成為許多消費(fèi)者關(guān)心的重點(diǎn)。
火災(zāi)事故比例遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃油車
被推上風(fēng)口浪尖的特斯拉，一波未平，一波又起。日前，廣州增城一輛特斯拉在東江大道北撞上右側(cè)水泥墻后起火自燃，再次引發(fā)了輿論和公眾對純電動汽車安全的擔(dān)憂。
但數(shù)據(jù)顯示，整體來看，新能源汽車火災(zāi)事故比例遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃油車。
“2018至2019年，相關(guān)部委開展了新能源汽車火災(zāi)事故的專門調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國每萬輛新能源汽車發(fā)生火災(zāi)事故約0.8起，但連續(xù)幾年，每萬輛傳統(tǒng)燃油車發(fā)生火災(zāi)事故在2.2起至4起之間。”中國汽車工程學(xué)會常務(wù)副理事長兼秘書長張進(jìn)華說，因此應(yīng)該對新能源汽車的安全性充滿信心。
新能源汽車國家監(jiān)測與管理平臺數(shù)據(jù)顯示，新冠肺炎疫情發(fā)生前，2019年我國新能源汽車著火事故率是0.049‰，而根據(jù)公安部等有關(guān)部門公布的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車的年火災(zāi)事故率約為0.1‰至0.2‰。
“而且，我國的新能源汽車著火事故率顯著低于國外的事故率。”中國汽車工業(yè)協(xié)會秘書長助理兼技術(shù)部部長王耀說。
保證電池安全需從系統(tǒng)安全著手
電池、電控和電機(jī)是新能源汽車核心的三電系統(tǒng)，大多數(shù)起火事故主要由三電系統(tǒng)故障導(dǎo)致。
“隨著市場上長續(xù)航里程車型的大量上市，采用高能量密度的三元電池成為市場發(fā)展的一個(gè)重要方向。從已報(bào)道的大部分新能源汽車火災(zāi)事故分析來看，這些車輛大多采用了三元材料體系。”王耀說。
那么，三元電池的安全性是否無法得到保證呢?答案并非如此。
“如今新能源汽車的安全問題，已經(jīng)由單純的電池安全逐漸轉(zhuǎn)到系統(tǒng)安全層面，通過全系統(tǒng)各類安全措施去提高安全性，能夠?qū)崿F(xiàn)三元電池安全問題在一定程度上的可防可控。”王耀說。
從2017年開始，寧德時(shí)代已經(jīng)連續(xù)四年衛(wèi)冕全球動力電池裝機(jī)量冠軍，在寧德時(shí)代看來，電池安全是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，貫穿于電池的整個(gè)使用過程中。
該公司負(fù)責(zé)人介紹，材料方面，寧德時(shí)代已開發(fā)出高穩(wěn)定性正極材料和高安全電解液，電池耐高溫邊界提高了40℃。電芯方面，設(shè)計(jì)了高集成的防內(nèi)短路電極，大幅提升極端情況下的強(qiáng)魯棒性。電池管理系統(tǒng)方面，可基于電池的物理化學(xué)特性，精確掌控溫度、電壓、電流等安全邊界，第一時(shí)間識別風(fēng)險(xiǎn)并預(yù)警。
“寧德時(shí)代研發(fā)的自隔離安全技術(shù)，可以有效防止熱擴(kuò)散，這項(xiàng)技術(shù)使811三元電池系統(tǒng)不僅可輕松通過熱擴(kuò)散測
換電模式“競速”仍需標(biāo)準(zhǔn)化開道
在新能源汽車保有量快速增長的背景下，補(bǔ)能效率較高的換電模式快速“熱”了起來。已有多家企業(yè)表示，將開展換電模式的研發(fā)及布局。專家認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)化是換電模式發(fā)展亟待突破的瓶頸問題。
多家車企布局換電模式
在近日舉行的2021年上海國際車展上，換電運(yùn)營企業(yè)奧動新能源展示了如何以新一代技術(shù)實(shí)現(xiàn)多品牌車型共享換電，并在現(xiàn)場進(jìn)行了20秒換電實(shí)車演示。近年來，還有多家企業(yè)進(jìn)軍換電市場，換電模式似乎已經(jīng)開啟了“競速”階段。
記者初步統(tǒng)計(jì)，東風(fēng)、蔚來、北汽、長安、上汽、吉利、宇通客車、國金汽車、南方電網(wǎng)、中國石化等相關(guān)企業(yè)相繼表示將布局換電模式。根據(jù)中國充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2021年3月，全國已投入運(yùn)營換電站613座，其中奧動新能源307座、蔚來192座、杭州伯坦科技164座。蔚來還計(jì)劃在今年之內(nèi)，將該公司全國換電站的總數(shù)量增加到500座。
寧德時(shí)代相關(guān)負(fù)責(zé)人對記者表示，該公司已攜手蔚來推出車電分離模式，并在此基礎(chǔ)上推出BaaS(電池租用服務(wù))業(yè)務(wù)，目前正在構(gòu)建基于車電分離模式下的電池租購、換電運(yùn)營、梯次利用回收等，打造電池全生命周期服務(wù)閉環(huán)。
江鈴汽車股份有限公司副總裁劉淑英認(rèn)為，換電模式是電動汽車充電模式的補(bǔ)充，目前還處于推廣初期，主要用戶為高端車型及運(yùn)營車輛。“江鈴汽車也會陸續(xù)推出換電車型。”劉淑英說。
業(yè)內(nèi)專家分析認(rèn)為，2019年下半年以來，國內(nèi)新能源汽車銷量增速放緩，補(bǔ)貼大幅度退出，導(dǎo)致當(dāng)前制造成本難以消化，整車銷售價(jià)格仍然偏高。同時(shí)，由于充電基礎(chǔ)設(shè)施效率不足、自有停車位欠缺、電網(wǎng)擴(kuò)容難度較大等，充電樁建設(shè)不及預(yù)期，于是車電分離的換電模式更加受到關(guān)注。
換電模式既存在優(yōu)勢也面臨困難
事實(shí)上，換電模式之所以能引起關(guān)注，根源還在于其相較于充電模式的獨(dú)特優(yōu)勢。
“讓整車和電池徹底分開，可以給用戶帶來非常巨大的好處。”上海蔚來汽車有限公司電源管理副總裁沈斐表示，換電模式下，用戶不用擔(dān)心電池衰減和壽命問題，將來可以充分享受電池升級技術(shù)帶來的紅利。
“蔚來到目前為止已經(jīng)銷售了超過10萬輛車，在70%的用戶有家庭充電樁的前提下，用戶已經(jīng)累計(jì)換電200多萬次，每個(gè)用戶平均換電20次。這說明用戶換電的頻率還是比較高的，也說明用戶很認(rèn)可換電的模式。”沈斐說。
換電模式給消費(fèi)者最直觀的感受可能是新能源汽車價(jià)格的下降。目前，電池成本約占到電動車成本的25%至40%。寧德時(shí)代相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，通過換電模式實(shí)現(xiàn)車電分離，可使電動車購置成本低于同級別的燃油車，解決買車貴的問題;換電模式可采用小電量電池包，電池租賃費(fèi)加上電費(fèi)的成本為同等級燃油車的1/3至1/4，可有效降低使用成本。
不僅如此，換電模式下電池充電時(shí)間較為靈活，可以更好配合電網(wǎng)運(yùn)營，甚至可能進(jìn)一步發(fā)揮調(diào)峰作用，降低電費(fèi)成本、提高用電效率。
不過，換電商業(yè)模式也存在亟待突破的瓶頸，其中，標(biāo)準(zhǔn)化成為最大難題。
“電池要做到全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，阻力太大了。”有業(yè)內(nèi)人士直言，目前國內(nèi)換電模式?jīng)]有形成統(tǒng)一格局，車企之間的電池技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格千差萬別，換電站建設(shè)也處在“單打獨(dú)斗”階段，電池大規(guī)模流通存在障礙。同時(shí)，換電站運(yùn)營成本高、回報(bào)周期長等也是令投資人擔(dān)憂的問題。
推廣換電模式需推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)
那么，換電模式會成為新能源汽車發(fā)展的主流嗎?政策層面上，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》指出，“鼓勵開展換電模式應(yīng)用”。
專家表示，換電和充電應(yīng)該是細(xì)分市場的差異化選擇，而不是體系內(nèi)的對抗。預(yù)計(jì)換電模式在運(yùn)營端可能會持續(xù)壯大，在消費(fèi)者端還需要不斷探索，未來一段時(shí)間內(nèi)，可能會以充電為主，換電為輔。
“不應(yīng)把換電模式和充電模式對立起來。”沈斐建議，用戶密度相對比較大的地方，或者是高速服務(wù)區(qū)等用戶對時(shí)間要求比較高的地方，可以做換電站。“而用戶停留時(shí)間比較長的地方，如小區(qū)或者寫字樓，該建充電樁的還是要建充電樁。”他說。
專家表示，換電技術(shù)現(xiàn)階段更適合作業(yè)時(shí)間長的運(yùn)營車輛，比如出租車或者網(wǎng)約車。這些車輛在設(shè)計(jì)制造之初可以保持較大的統(tǒng)一性，電池標(biāo)準(zhǔn)化難度不大，而且在車電分離、電池租賃模式下，運(yùn)營公司購車、用車成本都有可能降低。
“促進(jìn)換電模式發(fā)展，首先要加速電池的標(biāo)準(zhǔn)化。”中國汽車工業(yè)協(xié)會秘書長助理兼技術(shù)部部長王耀說。
國家新能源汽車創(chuàng)新工程專家組組長王秉剛認(rèn)為，公共領(lǐng)域應(yīng)依據(jù)不同車輛的需求，合理布局充換電設(shè)施。“換電模式下一步怎么發(fā)展，要從實(shí)際出發(fā)。同時(shí)，我們?nèi)绻笠?guī)模發(fā)展換電，一定要解決好標(biāo)準(zhǔn)化的問題，例如實(shí)現(xiàn)大家共用換電站，減少土地的占用。”王秉剛說。
