Crónica de fin de año 2020|¿Es posible que las baterías eléctricas nunca se incendien?
¿[Autohome?Industry]?El 12 de diciembre, cayeron copos de nieve en Beijing y el Instituto de Mecánica de Zhongguancun estaba en silencio. Hace dos meses, un coche eléctrico explotó y se incendió aquí, y ahora no hay rastros. Los incendios estallan en verano y desaparecen en invierno. En 2020, el nuevo mercado energético triunfará, pero el problema de las baterías sigue sin resolverse. Durante la Conferencia de Nuevas Energías de 2020, Cao Qi, subdirector de la Oficina de Bomberos y Rescate del Ministerio de Gestión de Emergencias, dijo que hubo 700 incendios de vehículos de nuevas energías solo en los primeros tres trimestres, involucrando a casi todas las marcas de vehículos de nuevas energías. En la Cumbre Internacional sobre Aplicaciones de Baterías Eléctricas celebrada en octubre, Zeng Yuqun, presidente de CATL, gritó el lema "Nunca se incendie", y Funeng y Sunwanda hicieron lo mismo. ¿Está a punto de resolverse por completo el problema de la seguridad de la batería?
■?¿Qué es "Never Fire" "Never Fire" es una fantasía apasionante, pero cada incendio nos recuerda que debemos prestar atención a la aún sombría realidad. Para ser precisos, "nunca se incendia" significa "el núcleo de la batería se puede controlar después de un descontrol térmico". En mayo de 2020, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información emitió tres normas nacionales obligatorias: "Requisitos de seguridad para vehículos eléctricos", "Requisitos de seguridad para autobuses eléctricos" y "Requisitos de seguridad para baterías eléctricas para vehículos eléctricos". Entre ellos, los "Requisitos de seguridad de la batería" establecen claramente que después de que se produce una fuga térmica, una batería no debe incendiarse ni explotar en 5 minutos. Las baterías "nunca se incendian" son una extensión de las empresas de baterías basadas en estándares nacionales obligatorios. Funeng Technology cree que nunca incendiarse significa que "la primera celda de la batería pierde el control, no se incendia dentro de las 24 horas posteriores y el núcleo de la batería vuelve gradualmente a un estado seguro a temperatura normal". La declaración de Xinwangda es más simple, es decir, el La batería "sólo fuma, "No hay fuego". Liu Taigang, subdirector del Centro de Tecnología de Nuevas Energías de GAC, dijo que la batería "nunca se incendia" no significa que la batería no se queme bajo ninguna circunstancia, pero que puede inhibir la Fuga térmica de la batería Después de una definición clara, aquí surge otra pregunta. Cuando decimos "nunca se incendia", ¿nos referimos específicamente a las baterías ternarias de litio o a todas las baterías impulsadas por baterías BYD de litio? El mercado de fosfato de hierro se recuperará Según las estadísticas de la Alianza de Innovación Industrial, de enero a noviembre de 2020, la capacidad instalada acumulada de fosfato de hierro y litio fue de 28 GWh, un aumento interanual del 49,3%; El litio fue de 40 GWh, un aumento interanual del 35,6%. La seguridad es un factor importante. La estabilidad es la ventaja de los materiales catódicos de fosfato de hierro y litio, pero si las baterías de fosfato de hierro y litio son más seguras que las baterías de litio ternarias. Seguridad de la batería. Además de la estabilidad del material en sí, la resistencia de la batería, el diseño del módulo, la gestión del sistema de batería (BMS) y la tecnología de producción afectarán la seguridad de la batería, aunque los incendios actuales de vehículos eléctricos están relacionados principalmente con baterías ternarias. Antes de la popularidad del litio ternario, los casos de incendio de fosfato de hierro y litio también eran raros. Solo ahora que la tecnología del fosfato de hierro y litio ha madurado, los incendios se pueden eliminar. Mirando hacia atrás, los casos de incendios de vehículos eléctricos en 2020 no son difíciles de encontrar. que las causas de los incendios están relacionadas principalmente con pequeños proveedores, productos de gama baja y modificaciones privadas de la tecnología ternaria de litio con alto contenido de níquel aún no está madura y los productos de algunas empresas no cumplen con los estándares, lo que hace que el público crea que así es. Los materiales ternarios son intrínsecamente inseguros. Liu Taigang dijo que vincular la seguridad a una determinada ruta técnica puede fácilmente llevar a malentendidos por parte de los consumidores sobre las tendencias de la industria. Mire, "nunca falle" se convertirá en la configuración estándar de la industria de baterías en 2021. Todos los fabricantes de equipos originales y fábricas de baterías. aumentarán sus esfuerzos de investigación y desarrollo en esta área, ya sea fosfato de hierro y litio o 811 ternario, deben usarse en todos los escenarios y durante todo el ciclo.
■ Cómo hacerlo. ¿Superar las dificultades de seguridad y lograr "nunca incendiarse"? Este es un problema que las compañías de baterías y las compañías de automóviles deben enfrentar juntas. Ouyang Minggao, profesor de la Universidad de Tsinghua, cree que para resolver el problema de la seguridad de las baterías eléctricas, debemos comenzar desde cero. Tres aspectos: seguridad intrínseca, seguridad activa y seguridad pasiva significa comprender el mecanismo de fuga térmica de la batería y controlar el fuego de la batería desde un nivel principal. Gao dijo que en la actualidad, los mecanismos de calentamiento del fosfato de hierro y litio, ternario 523 y. 811 son básicamente claros. El control de la seguridad de la batería a nivel intrínseco se puede lograr en junio de 2021. La "batería sin cobalto" de Honeycomb también se pondrá en producción en masa. La "batería sin cobalto" utiliza material de cátodo de manganato de níquel y litio de alto voltaje. En comparación con el litio ternario y el manganato de litio, el manganato de litio y níquel tiene una mayor conductividad de alto voltaje, energía específica y tanto el costo como la seguridad son ventajas. Sin embargo, el proceso de fabricación de óxido de litio, níquel y manganeso siempre ha sido difícil. Las baterías gratuitas traerán nuevas posibilidades para la seguridad de las baterías. La seguridad activa se refiere al control activo del límite de seguridad de la batería a través de BMS. En términos de seguridad de las baterías, las empresas de automóviles deben asumir más responsabilidades. Además de la seguridad de la batería en sí, la capacidad de gestión de la batería del vehículo y la resistencia de la estructura de la carrocería también son aspectos importantes para evitar que los vehículos eléctricos se incendien. El 6 de noviembre, NIO lanzó una batería de 100 kWh. En la conferencia de prensa, el fundador de NIO, Li Bin, dijo: "La incorporación de NIO ha avanzado en cuatro años el plan de CATL de no incendiarse nunca". La clave de la mejora significativa de NIO en la seguridad de la batería es que, al cooperar con CATL, integró un elemento sensor en el BMS y monitoreó el estado de la batería en tiempo real a través de big data en la nube, mejorando así la seguridad de la batería. La seguridad pasiva significa tener suficiente redundancia de seguridad para lograr "sin humo ni fuego" después de que ocurre un problema con la batería.
En una entrevista, CATL dijo que para "nunca incendiarse", CATL se basa principalmente en tecnología de seguridad de autoaislamiento (tecnología NP) desarrollada de forma independiente para hacer que la batería sea resistente a la temperatura y presión de un solo cuerpo, sin difusión dentro del módulo. y No hay propagación dentro del sistema. Además de las cuestiones técnicas, lograr la seguridad de las baterías también requiere resolver cuestiones no técnicas. Liu Taigang dijo que en la búsqueda de "nunca incendiarse", la estabilidad del producto y la confiabilidad técnica de las pequeñas empresas tienden a ser un poco peores. Si las empresas de automóviles eligen incorrectamente a los proveedores, no se puede garantizar la seguridad del producto incluso si se resuelven los problemas técnicos. La seguridad de las baterías es una cuestión sistémica que implica no sólo la investigación de materiales, sino también cuestiones de aplicación, optimización estructural y optimización de la estrategia del vehículo. Lograr la seguridad de las baterías requiere esfuerzos conjuntos por parte de las empresas automovilísticas y de baterías.
■ ¿Hacia dónde se dirige la industria de las baterías? A medida que 2020 llega a su fin, aunque los incendios de baterías han ensombrecido la industria, la tendencia de desarrollo no ha cambiado. Ping An Securities predice que para 2030, los envíos mundiales de baterías de energía alcanzarán los 1.577 GWh. El Instituto de Investigación de la Industria Comercial de China predice que los envíos del mercado de baterías eléctricas de China alcanzarán los 157 GWh en 2021. Las perspectivas del mercado son prometedoras y existe una necesidad aún mayor de abordar los riesgos de seguridad de las baterías. Liang Rui, vicepresidente de Sunwanda Battery, cree que en los últimos años, bajo la guía de políticas de subsidio y estimulación de la demanda del mercado, algunas compañías de baterías y compañías de automóviles están ansiosas por instalar baterías de alta densidad de energía en los automóviles, y la investigación y la verificación del desarrollo de las baterías no es suficiente. Sólo las pruebas estáticas y el descuido de las pruebas dinámicas han provocado accidentes por incendio en algunos vehículos eléctricos. La seguridad es la base de los negocios. Tras la introducción de normas nacionales obligatorias en 2020, se ha dado máxima prioridad a la seguridad de las baterías. Con la premisa de garantizar la seguridad, es necesario desarrollar múltiples rutas técnicas simultáneamente. En 2020, varios debates sobre la seguridad de las baterías acabaron convirtiéndose en críticas a una determinada vía técnica. Ouyang Minggao dijo: "El fosfato de litio y hierro puede tener una mayor densidad energética y el litio ternario también puede ser más seguro, y debe desarrollarse de manera equilibrada. Resolver los problemas de seguridad no significa elegir una determinada ruta técnica". El litio, incluido el fosfato de hierro y litio no metálico, puede tener una mayor densidad energética. Las baterías de cobalto y las baterías de grafeno probablemente ocuparán un lugar en el mercado. Las baterías inteligentes son otro foco de la seguridad de las baterías. Al agregar componentes de monitoreo electrónico a los módulos independientes del paquete de baterías, se utilizan tecnologías 5G y en la nube para mejorar el monitoreo de la batería. A través de un enfoque múltiple de seguridad activa y pasiva, ya no es una fantasía hacer que las baterías “nunca se incendien”. Ouyang Minggao dijo: "Aunque las situaciones extremas son inevitables, es técnicamente posible evitar quemaduras cuando se produce una fuga térmica. Desde una perspectiva de ingeniería y una perspectiva de aplicación a gran escala, actualmente (los incendios) todavía ocurren ocasionalmente, pero habrá cada vez menos .” Cuando las baterías son lo suficientemente seguras, la búsqueda de una mayor duración es la “búsqueda eterna” de todo profesional de las baterías. Después de que Honeycomb Energy declarara que las baterías sin cobalto superarían el límite de 800 km, Zhiji Auto anunció recientemente que se asociará con CATL para lanzar baterías con un alcance máximo de 1.000 km y una atenuación cero de 200.000 kilómetros dentro de cinco años. Liang Rui cree que la solución final al problema de las baterías depende de las baterías de estado sólido. En la actualidad, las baterías de estado sólido han completado la verificación técnica en el laboratorio, pero si se quieren comercializar a gran escala, aún deben superar muchas dificultades como "la inestabilidad del sistema, el ciclo de vida corto, la fácil expansión y deformación, y alto costo". "Se espera que el uso comercial a gran escala no se produzca hasta 2030", afirmó Liang Rui. A largo plazo, si las empresas de baterías quieren resolver los problemas de seguridad, deben desarrollar las capacidades de integración de toda la cadena industrial a través de la investigación y el desarrollo de materiales y la acumulación de equipos y tecnología. Esta es también la competitividad central de las futuras empresas de baterías.
■Conclusión Liang Rui lamentó que hay muchos "tontos" en la industria de las baterías, pero que nunca incendiarse es el objetivo común de la industria. Cuando los vehículos eléctricos se incendian, además de los problemas técnicos, también existen "factores humanos" causados por las empresas de automóviles y las empresas de baterías. La búsqueda ciega de una mayor duración de las baterías y la publicidad engañosa agravarán la desconfianza de los usuarios hacia los productos y, en última instancia, serán perjudiciales para la salud. industria. Los consumidores necesitan tanto seguridad del producto como seguridad psicológica. Disipar las dudas del público sobre los vehículos eléctricos. Requiere esfuerzos concertados de toda la industria.
(¿Texto/Coche a casa? Jiang Pingping)