新能源汽車(chē)是否安全？動(dòng)力電池能否實(shí)現通用？廢棄電池將流向何方？這三問(wèn)不僅是當下消費者最為關(guān)心的問(wèn)題，也是橫亙在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路上的三大難題。在我國新能源汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵期，將安全作為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的安身立命之本、以標準化實(shí)現資源集約、未雨綢繆防范環(huán)境污染，是我們的產(chǎn)業(yè)答案。
當新能源汽車(chē)“爆發(fā)式增長(cháng)”時(shí)，作為產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，退役動(dòng)力電池的回收卻暗藏風(fēng)險。業(yè)內人士指出，到2020年我國動(dòng)力電池累計退役量約20萬(wàn)噸，其中相當比例流入小作坊等非正規渠道，帶來(lái)安全和環(huán)境隱患。
大量退役動(dòng)力電池流入“黑市”
隨著(zhù)汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化成為行業(yè)共識，“智能汽車(chē)大戰”異?；馃?。拼搶入口端“船票”的同時(shí)，新能源汽車(chē)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(chē)主以1萬(wàn)多元的價(jià)格，售賣(mài)了自己新能源汽車(chē)的電池。一位二手車(chē)市場(chǎng)工作人員對記者說(shuō)，這些廢舊動(dòng)力電池仍有較大經(jīng)濟價(jià)值，不少流入拆車(chē)廠(chǎng)及小作坊，大多沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的電池分解設備。
中國汽車(chē)技術(shù)研究中心數據顯示，2020年我國動(dòng)力電池累計退役量約20萬(wàn)噸(約25GWh)，2025年累計退役量約為78萬(wàn)噸(約116GWh)。
為保障動(dòng)力電池回收，工信部2018年發(fā)布了《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)應承擔動(dòng)力蓄電池回收的主體責任。2018年至今，共27家企業(yè)進(jìn)入工信部符合“新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規范條件”的名單，俗稱(chēng)“白名單”。
不過(guò)，在多重因素作用下，退役的動(dòng)力電池大半沒(méi)有流入正規渠道，反而被一些無(wú)資質(zhì)、環(huán)保成本低的小廠(chǎng)“高價(jià)”搶購走了。“因為成本制約，很多正規車(chē)企和電池處理企業(yè)都存在報廢動(dòng)力電池回收難的困境。”北京理工大學(xué)深圳汽車(chē)研究院副研究員張哲鳴說(shuō)。
“各大主機廠(chǎng)都在開(kāi)展電池回收業(yè)務(wù)，但主機廠(chǎng)真正回收到的退役電池并不多。”廣汽集團總經(jīng)理馮興亞說(shuō)。
而金澳集團董事長(cháng)舒心則表示，消費者對電池回收的渠道信息不了解，主動(dòng)上繳退役電池的動(dòng)力不足，導致大量退役電池未進(jìn)入回收環(huán)節。
避免“爆發(fā)式增長(cháng)”帶來(lái)“爆發(fā)式污染”
新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的安全回收利用事關(guān)重大。有專(zhuān)家表示，1塊20克質(zhì)量的手機電池可使1平方公里土地污染50年左右，更大更重的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)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)，或對環(huán)境帶來(lái)更大威脅，但當前動(dòng)力電池回收市場(chǎng)仍存在多重難題。
首先，行業(yè)不規范導致“劣幣驅逐良幣”。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(shuō)，正規企業(yè)的規范投入、環(huán)保投入占不少成本，而非規范企業(yè)、小作坊在這方面幾乎是零投入，可以用更高的價(jià)格買(mǎi)走電池，形成行業(yè)的不公平競爭。
退役動(dòng)力電池仍有不小價(jià)值，如5萬(wàn)元的動(dòng)力電池退役后還價(jià)值上萬(wàn)元。記者在閑魚(yú)平臺上搜索發(fā)現，一款標價(jià)數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(jiǎn)義暉說(shuō)，當前動(dòng)力電池回收主要是賣(mài)方市場(chǎng)，賣(mài)方多數希望價(jià)高者得，而非企業(yè)是否正規有資質(zhì)。
其次，電池回收收集難。電動(dòng)車(chē)售賣(mài)后物權發(fā)生轉移，難以對電池回收進(jìn)行強制規定。同時(shí)，報廢動(dòng)力電池貨源分散，國內還沒(méi)有建立起完整的電池回收體系，廢舊電池統一收集存在難度。長(cháng)途運輸的高成本，也給車(chē)企及回收企業(yè)回收廢舊電池帶來(lái)困難。
第三，政策制度有待完善。一些業(yè)內人士表示，雖然國家相繼頒發(fā)了一系列法律法規，但具體的實(shí)施細則并不是很明確，企業(yè)在實(shí)際經(jīng)營(yíng)中存在困擾。
動(dòng)力電池的回收亂象，無(wú)疑帶來(lái)了巨大的環(huán)境污染隱患。張哲鳴說(shuō)，在動(dòng)力電池拆解破碎、有價(jià)金屬提取過(guò)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。因為技術(shù)不到位，廢舊電池資源化利用效率低，存在資源浪費，在拆解過(guò)程中還存在爆炸風(fēng)險。
張宇平認為，我國在2015年后迎來(lái)了新能源汽車(chē)熱潮，一般動(dòng)力電池會(huì )在5年至6年后退役，在未來(lái)幾年行業(yè)將進(jìn)入發(fā)展“高峰期”，新能源汽車(chē)爆發(fā)式增長(cháng)帶來(lái)的安全和污染威脅需要引起重視。
“綠色出行”更要“綠色更新”
今年的政府工作報告提出，要加快建設動(dòng)力電池回收利用體系。業(yè)內人士認為，近年來(lái)我國新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅猛，但目前動(dòng)力電池的回收網(wǎng)絡(luò )還不健全，應建立由車(chē)企、電池企業(yè)、回收企業(yè)、物流企業(yè)等協(xié)同聯(lián)動(dòng)的回收矩陣，提高電池回收率，為推動(dòng)新能源汽車(chē)這一戰略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展夯實(shí)基礎。
基于此，應建立電池從“生”到“死”的全過(guò)程可追溯體系。舒心認為，動(dòng)力電池回收行業(yè)的發(fā)展，電池的流向管控至關(guān)重要，建議利用區塊鏈技術(shù)建立國家級的動(dòng)力電池管控信息系統，做到全程可追溯。
張宇平說(shuō)，當前回收利用主要有兩種方式，一是動(dòng)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(lái)看，每臺新能源車(chē)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(mén)應加強引導，同時(shí)企業(yè)加強研發(fā)投入，擴展新能源汽車(chē)動(dòng)力電池梯級利用的應用場(chǎng)景。
不少業(yè)界專(zhuān)家還建議，完善標準，規范秩序。比如，動(dòng)力電池的回收利用，需要強化生產(chǎn)者責任延伸制;同時(shí)，加強對動(dòng)力電池非法拼裝、簡(jiǎn)易拼裝的打擊力度，對動(dòng)力電池回收的安全、環(huán)保問(wèn)題進(jìn)行規范，明確高壓線(xiàn)。
“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(wèn)題。”張哲鳴說(shuō)。
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超國標要求。”該負責人說(shuō)。
實(shí)際上，安全是所有車(chē)企的“生命線(xiàn)”，各車(chē)企都采取了多種措施確保安全。例如，上汽乘用車(chē)負責人介紹，他們的電池嚴格按照“美國安全標準UL-2580”和“ASIL D汽車(chē)電子電氣最高安全等級”設計，達到IP67和IP69K雙重防水等級;還擁有第二代EDU智能電驅變速箱、綠芯90kW高效永磁同步電機、第二代HCU混合動(dòng)力中央控制器等先進(jìn)技術(shù)，能給到用戶(hù)安全保障。
創(chuàng )新技術(shù)將確保電池安全
近幾年，多家車(chē)企和動(dòng)力電池企業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新大大提高了新能源汽車(chē)的安全性。
“我們將來(lái)的電池會(huì )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)成熟并大規模推廣后，火災基本就不會(huì )再發(fā)生了。”國家新能源汽車(chē)創(chuàng )新工程專(zhuān)家組組長(cháng)王秉剛說(shuō)。
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(guò)了行業(yè)內最嚴苛的針刺試驗，把電動(dòng)車(chē)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，使用壽命達到百萬(wàn)公里，不含鎳、鈷等稀少的金屬。
奇瑞汽車(chē)相關(guān)負責人表示，目前正在開(kāi)發(fā)新一代的半固態(tài)電池，通過(guò)獨特的微電芯結構設計，減緩了短路時(shí)內部隔膜受熱收縮率;同時(shí)工藝過(guò)程減少了毛刺和金屬顆粒的污染，降低了電池發(fā)生內短路的風(fēng)險;通過(guò)新一代半固態(tài)厚電極的創(chuàng )新設計，減少了非活性材料的使用，提升了鋰離子電池的能量密度，能量密度可達到300Wh/kg以上。
“安全性是靠設計、制造和使用的全流程來(lái)保障的。”王耀說(shuō)，今后應在整車(chē)設計上努力提高安全設計技術(shù)水平和電池熱管理的安全裕量;要在制造工藝上保證材料純度、維護校準生產(chǎn)設備、提高工藝精度和一致性;要在測試驗證中足額足量保證設計定型和可靠性耐久性試驗進(jìn)度;要在車(chē)輛充電使用、維修保養環(huán)節加強產(chǎn)品生命周期管理與質(zhì)量回溯，通過(guò)多種措施確保安全。
純電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)成為我國新能源汽車(chē)發(fā)展的主流，與此同時(shí)，安全問(wèn)題也成為許多消費者關(guān)心的重點(diǎn)。
火災事故比例遠低于傳統燃油車(chē)
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水泥墻后起火自燃，再次引發(fā)了輿論和公眾對純電動(dòng)汽車(chē)安全的擔憂(yōu)。
但數據顯示，整體來(lái)看，新能源汽車(chē)火災事故比例遠低于傳統燃油車(chē)。
“2018至2019年，相關(guān)部委開(kāi)展了新能源汽車(chē)火災事故的專(zhuān)門(mén)調查，發(fā)現我國每萬(wàn)輛新能源汽車(chē)發(fā)生火災事故約0.8起，但連續幾年，每萬(wàn)輛傳統燃油車(chē)發(fā)生火災事故在2.2起至4起之間。”中國汽車(chē)工程學(xué)會(huì )常務(wù)副理事長(cháng)兼秘書(shū)長(cháng)張進(jìn)華說(shuō)，因此應該對新能源汽車(chē)的安全性充滿(mǎn)信心。
新能源汽車(chē)國家監測與管理平臺數據顯示，新冠肺炎疫情發(fā)生前，2019年我國新能源汽車(chē)著(zhù)火事故率是0.049‰，而根據公安部等有關(guān)部門(mén)公布的數據，傳統燃油車(chē)的年火災事故率約為0.1‰至0.2‰。
“而且，我國的新能源汽車(chē)著(zhù)火事故率顯著(zhù)低于國外的事故率。”中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )秘書(shū)長(cháng)助理兼技術(shù)部部長(cháng)王耀說(shuō)。
保證電池安全需從系統安全著(zhù)手
電池、電控和電機是新能源汽車(chē)核心的三電系統，大多數起火事故主要由三電系統故障導致。
“隨著(zhù)市場(chǎng)上長(cháng)續航里程車(chē)型的大量上市，采用高能量密度的三元電池成為市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)重要方向。從已報道的大部分新能源汽車(chē)火災事故分析來(lái)看，這些車(chē)輛大多采用了三元材料體系。”王耀說(shuō)。
那么，三元電池的安全性是否無(wú)法得到保證呢?答案并非如此。
“如今新能源汽車(chē)的安全問(wèn)題，已經(jīng)由單純的電池安全逐漸轉到系統安全層面，通過(guò)全系統各類(lèi)安全措施去提高安全性，能夠實(shí)現三元電池安全問(wèn)題在一定程度上的可防可控。”王耀說(shuō)。
從2017年開(kāi)始，寧德時(shí)代已經(jīng)連續四年衛冕全球動(dòng)力電池裝機量冠軍，在寧德時(shí)代看來(lái)，電池安全是一項系統工程，貫穿于電池的整個(gè)使用過(guò)程中。
該公司負責人介紹，材料方面，寧德時(shí)代已開(kāi)發(fā)出高穩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，設計了高集成的防內短路電極，大幅提升極端情況下的強魯棒性。電池管理系統方面，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)險并預警。
“寧德時(shí)代研發(fā)的自隔離安全技術(shù)，可以有效防止熱擴散，這項技術(shù)使811三元電池系統不僅可輕松通過(guò)熱擴散測
換電模式“競速”仍需標準化開(kāi)道
在新能源汽車(chē)保有量快速增長(cháng)的背景下，補能效率較高的換電模式快速“熱”了起來(lái)。已有多家企業(yè)表示，將開(kāi)展換電模式的研發(fā)及布局。專(zhuān)家認為，標準化是換電模式發(fā)展亟待突破的瓶頸問(wèn)題。
多家車(chē)企布局換電模式
在近日舉行的2021年上海國際車(chē)展上，換電運營(yíng)企業(yè)奧動(dòng)新能源展示了如何以新一代技術(shù)實(shí)現多品牌車(chē)型共享?yè)Q電，并在現場(chǎng)進(jìn)行了20秒換電實(shí)車(chē)演示。近年來(lái)，還有多家企業(yè)進(jìn)軍換電市場(chǎng)，換電模式似乎已經(jīng)開(kāi)啟了“競速”階段。
記者初步統計，東風(fēng)、蔚來(lái)、北汽、長(cháng)安、上汽、吉利、宇通客車(chē)、國金汽車(chē)、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。根據中國充電聯(lián)盟的數據，截至2021年3月，全國已投入運營(yíng)換電站613座，其中奧動(dòng)新能源307座、蔚來(lái)192座、杭州伯坦科技164座。蔚來(lái)還計劃在今年之內，將該公司全國換電站的總數量增加到500座。
寧德時(shí)代相關(guān)負責人對記者表示，該公司已攜手蔚來(lái)推出車(chē)電分離模式，并在此基礎上推出BaaS(電池租用服務(wù))業(yè)務(wù)，目前正在構建基于車(chē)電分離模式下的電池租購、換電運營(yíng)、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(chē)股份有限公司副總裁劉淑英認為，換電模式是電動(dòng)汽車(chē)充電模式的補充，目前還處于推廣初期，主要用戶(hù)為高端車(chē)型及運營(yíng)車(chē)輛。“江鈴汽車(chē)也會(huì )陸續推出換電車(chē)型。”劉淑英說(shuō)。
業(yè)內專(zhuān)家分析認為，2019年下半年以來(lái)，國內新能源汽車(chē)銷(xiāo)量增速放緩，補貼大幅度退出，導致當前制造成本難以消化，整車(chē)銷(xiāo)售價(jià)格仍然偏高。同時(shí)，由于充電基礎設施效率不足、自有停車(chē)位欠缺、電網(wǎng)擴容難度較大等，充電樁建設不及預期，于是車(chē)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特優(yōu)勢。
“讓整車(chē)和電池徹底分開(kāi)，可以給用戶(hù)帶來(lái)非常巨大的好處。”上海蔚來(lái)汽車(chē)有限公司電源管理副總裁沈斐表示，換電模式下，用戶(hù)不用擔心電池衰減和壽命問(wèn)題，將來(lái)可以充分享受電池升級技術(shù)帶來(lái)的紅利。
“蔚來(lái)到目前為止已經(jīng)銷(xiāo)售了超過(guò)10萬(wàn)輛車(chē)，在70%的用戶(hù)有家庭充電樁的前提下，用戶(hù)已經(jīng)累計換電200多萬(wàn)次，每個(gè)用戶(hù)平均換電20次。這說(shuō)明用戶(hù)換電的頻率還是比較高的，也說(shuō)明用戶(hù)很認可換電的模式。”沈斐說(shuō)。
換電模式給消費者最直觀(guān)的感受可能是新能源汽車(chē)價(jià)格的下降。目前，電池成本約占到電動(dòng)車(chē)成本的25%至40%。寧德時(shí)代相關(guān)負責人表示，通過(guò)換電模式實(shí)現車(chē)電分離，可使電動(dòng)車(chē)購置成本低于同級別的燃油車(chē)，解決買(mǎi)車(chē)貴的問(wèn)題;換電模式可采用小電量電池包，電池租賃費加上電費的成本為同等級燃油車(chē)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)運營(yíng)，甚至可能進(jìn)一步發(fā)揮調峰作用，降低電費成本、提高用電效率。
不過(guò)，換電商業(yè)模式也存在亟待突破的瓶頸，其中，標準化成為最大難題。
“電池要做到全行業(yè)標準統一，阻力太大了。”有業(yè)內人士直言，目前國內換電模式?jīng)]有形成統一格局，車(chē)企之間的電池技術(shù)、標準和規格千差萬(wàn)別，換電站建設也處在“單打獨斗”階段，電池大規模流通存在障礙。同時(shí)，換電站運營(yíng)成本高、回報周期長(cháng)等也是令投資人擔憂(yōu)的問(wèn)題。
推廣換電模式需推進(jìn)標準化建設
那么，換電模式會(huì )成為新能源汽車(chē)發(fā)展的主流嗎?政策層面上，《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2021-2035年)》指出，“鼓勵開(kāi)展換電模式應用”。
專(zhuān)家表示，換電和充電應該是細分市場(chǎng)的差異化選擇，而不是體系內的對抗。預計換電模式在運營(yíng)端可能會(huì )持續壯大，在消費者端還需要不斷探索，未來(lái)一段時(shí)間內，可能會(huì )以充電為主，換電為輔。
“不應把換電模式和充電模式對立起來(lái)。”沈斐建議，用戶(hù)密度相對比較大的地方，或者是高速服務(wù)區等用戶(hù)對時(shí)間要求比較高的地方，可以做換電站。“而用戶(hù)停留時(shí)間比較長(cháng)的地方，如小區或者寫(xiě)字樓，該建充電樁的還是要建充電樁。”他說(shuō)。
專(zhuān)家表示，換電技術(shù)現階段更適合作業(yè)時(shí)間長(cháng)的運營(yíng)車(chē)輛，比如出租車(chē)或者網(wǎng)約車(chē)。這些車(chē)輛在設計制造之初可以保持較大的統一性，電池標準化難度不大，而且在車(chē)電分離、電池租賃模式下，運營(yíng)公司購車(chē)、用車(chē)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準化。”中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )秘書(shū)長(cháng)助理兼技術(shù)部部長(cháng)王耀說(shuō)。
國家新能源汽車(chē)創(chuàng )新工程專(zhuān)家組組長(cháng)王秉剛認為，公共領(lǐng)域應依據不同車(chē)輛的需求，合理布局充換電設施。“換電模式下一步怎么發(fā)展，要從實(shí)際出發(fā)。同時(shí)，我們如果要大規模發(fā)展換電，一定要解決好標準化的問(wèn)題，例如實(shí)現大家共用換電站，減少土地的占用。”王秉剛說(shuō)。
