烧 出固态电池的未来 奔驰纯电车的一场大火

一场纯电车火灾,令锂电安全问题再次升温。

华夏能源网&华夏储能(公众号hxcn3060)获悉,8月1日,一辆梅赛德斯 奔驰EQE 在韩国某地下停车场起火。大火整整燃烧了8个小时才被扑灭,造成140辆汽车受损,23人因吸入烟雾而住院。

EQE是 奔驰 在2022年8月推向市场的一款S级纯电汽车。据韩国国土交通部透露,发生火灾的奔驰车辆所搭载的正是中国电池企业孚能科技(Farasis Energy,SH:688567)生产的三元锂电池。

奔驰的EQ系列纯电车曾被“教主”黄仁勋点名夸赞。英伟达创始人兼CEO黄仁勋曾公开表示,出于安全等原因已经将自己的座驾换成了奔驰纯电,并且津津乐道于纯电车拥有两颗“芯”——一是算力“芯”,一是动力“芯”。算力“芯”来自英伟达,动力“芯”则来自孚能科技。

而上述火灾的调查结果表明,正是事故车辆的动力电池部分出现了故障。

受火灾影响,在韩国本土激发了要求汽车厂商扩大动力电池供应链透明度呼声。8月13日,韩国政府继续敦促汽车制造商公布电池品牌信息。同日,奔驰对外披露了16款在韩销售车型的动力电池信息,在其在售16款电动汽车中,13款采用中国公司电池,其中5款车型电池全部来自孚能科技。

在电动车市场迅猛增长的当下,软包电池龙头孚能科技被推上了风口浪尖。未来锂电池安全隐患何解?

锂电龙头遭遇危机

因事故而陷入舆论危机的孚能科技,与奔驰集团的合作由来已久。

早在孚能科技登录科创板前的2020年,奔驰集团(彼时公司名称还是“戴姆勒股份公司”)就以9亿元战略入股了孚能科技,持有其3%的股份。截至目前,奔驰仍持有孚能科技2.63%的股份。

而在国内一众锂电池厂商中,孚能科技有两个明显的标签,一是独走三元软包路线,是国内软包龙头;二是海外市场销售占比较高。

电池封装基本分圆柱、方形和软包三种,圆柱和方形又属于硬壳封装。在国内,大多数锂电厂商均选择方形,少数选择圆柱,极少数选择软包,其整体的存在感不强,但孚能科技则是这极少数中的一员,其不仅是全球领先的软包动力及储能电池生产商,也是国内首批实现三元软包动力电池量产的企业之一。

孚能科技对软包技术极为重视,其董事长王瑀曾公开表示,支撑TWh时代大规模制造,软包电池将回归主流。

软包就是用铝塑膜等材料对电池进行封装,之所以被国内锂电厂商所轻视,主要在于其壳体强度较低,同时铝塑膜对电池的厚度有一定的限制,导致软包电池在体积能量密度方面表现相对一般。另外,在成本上,软包也要高于硬壳。

但软包电池最大的一个优点就是其变形空间大,在热失控时电芯更容易泄压,在使用中热量分布也较为均匀,所以业界普遍认为,其安全性也较好。

但上述火灾事故发生后,消费端及业界对于软包的安全性也出现了恐慌情绪。

在2023年度全球动力电池份额排行榜上,孚能科技位列第十(下图)。这家三元锂龙头的市场主要在海外,且海外业务仍在快速增长之中。

2023年,孚能科技动力电池出口销量位列全国第三,仅次于宁德时代(SZ:300750)和比亚迪(SZ:002594);其海外业务占比高达60.07%,毛利率为12.72%,而国内的毛利率却为-5.91%;今年1-5月,其海外市场装机量继续增长,增幅高达138.5%。

孚能科技的主要客户包括奔驰、土耳其客户TOGG、广汽、东风、吉利等。

孚能科技在2023年刚刚拿下TOGG这一客户,并且在当年,孚能科技的海外投资损失了4.4亿元,就是来自TOGG。也就是说,奔驰已成为孚能科技当前最大的海外客户。

这也足以说明韩国火灾对这一对合作伙伴的杀伤力之大。未来其获取奔驰大规模订单的能力会否受影响,也增添了变数。

此外,公开资料显示,目前奔驰已经放缓了电动化节奏,其在2023年年报中表示,公司正在重新调整电动汽车转型步伐,预计到2030年市场销售的电动车型数量将减少一半。

这对当前过度依赖奔驰和海外市场的孚能科技来说,不是一个好消息。

固态电池的机遇

奔驰 EQE 电动汽车起火事故发生后,引发了多方反应,韩国政府也迅速做出反应,召开了紧急会议商讨电动汽车及锂电池安全问题。

近年来,关于谁能替代锂电池成为下一代更安全电池,一直是行业创新和研发的方向。而作为创新最重要的方向之一——固态电池,在此次事故后,必将越来越受行业重视。

固态电池的核心优势之一,就是采用固态电解质,这种物质不易燃且热稳定性更好,在高温环境中可以显著降低电池发生热失控的风险,从而提高整体安全性。同时,采用非液态电解质的电池,在受到冲击或振动时,内部结构不易发生改变,从而降低了因机械损伤导致的安全风险。

针对固态电池,目前行业已经达成两点共识:一,固态电池是锂电池的终极形态;第二,最短也要等到2027年之后,固态电池才会迎来产业的爆发期。

华夏能源网&华夏储能获悉,近日,据媒体报道,中国或投入约60亿元,鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发。据称,获得政府基础研发支持的企业共6家,分别为宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利,聚焦聚合物和硫化物两大技术路线。

目前,国内固态电池研发也已经取得了较快的进展。

今年7月29日,上汽集团新任总裁贾健旭透露,公司全固态电池已经开启了500天投产计划,进入投产倒计时。

其他电池厂商也给出了固态电池研发投产时间表。

长安汽车表示,公司将从2025年开始逐步量产应用,重量能量密度达到350~500Wh/kg、体积能量密度750~1000Wh/L,并于2030年全面普及应用;比亚迪旗下的弗迪电池表示,2027年将小批量生产固态电池,示范项目规模约为1000辆,2030年预计将有4万辆车辆搭载全固态电池,2033年预计将有12万辆车搭载全固态电池;宁德时代称,到2027年可以小批量生产全固态电池。

华夏能源网&华夏储能注意到,海外汽车及锂电企业也极其注重固态电池的研发。

早在去年,丰田就宣布,最早到2027年,公司将向市场投放搭载固态电池的电动汽车;同年年底,松下直接公布了从10%充到80%只需3分钟的快充全固态电池;今年6月,美国固态电池厂商Factorial宣布,将向其开发合作伙伴梅赛德斯-奔驰提供下一阶段的固态电池B样品;7月,三星SDI透露,其电动车用的固态电池产品已经交付汽车厂,并且已经进行了约6个月的测试验证,计划在2027年开始大规模生产。

值得一提的是,新能源巨头特斯拉也加入了这场战局。

今年7月中旬,特斯拉公开了一则固态电池专利信息,在固体电池中添加氟化镁和碳酸钙来降低电压衰减,从而低成本提高电池寿命。

电池安全问题,关系到整个电动车产业增长的信心。在这样的背景下,动力电池行业的海内外玩家,又站在了固态电池的同一条新赛道上。


宝马为什么不开发独立的纯电车平台?

宝马为何不独立开发纯电车平台?

宝马并未选择独立研发纯电车平台,原因在于市场波动和高成本的挑战。 当前,新能源汽车在全球汽车业中占据重要地位,特斯拉等新兴造车势力和奔驰、奥迪等传统豪华品牌都在投入巨资进行纯电动车的研发。 奔驰和奥迪已经倾力于纯电平台,而宝马在纯电动车领域的进展并不明显。 据报道,宝马已宣布不会开发专属电动车平台,而是采取“油改电”策略,基于现有平台打造纯电动车。 宝马认为,现有平台既能支持燃油车,也适用于电动汽车,且已能与奔驰、奥迪等竞品抗衡。 目前,宝马旗下的纯电动车只有i3,而其他如5系新能源、X1新能源等均为插电混动车型,且i3也计划停产。 宝马正在生产的电动车均沿用“油改电”模式,其背后的战略是鉴于市场不确定性,独立平台的风险较高。 据宝马高管乌多・亨勒透露,开发全新平台需投入约10亿欧元,而改造现有工厂仅需300万欧元,这表明成本控制是考虑因素之一。 实际上,宝马认为,在纯电动车市场前景不明朗的情况下,采用现有平台更为经济。 然而,一旦固态电池和氢燃料电池大规模应用,起步较晚的宝马可能会面临市场竞争的滞后。 因此,宝马的策略是灵活适应未来市场变化,以成本效益为导向。

下一代纯电车要继续提升续航 可能只能靠这种办法?

今天的文章,我们就不说废话了,直接开门见山吧。 不管你信不信,现在纯电动车的电池能量密度差不多已经到瓶颈了,就拿现在开始大规模装车的宁德时代NCM811来说,在方形电芯里它的能量密度几乎已经是目前技术的极限了,就连宁德时代自己也说,要突破NCM811的技术难度,以目前的情况看实现难度很大。

所以现在的纯电车要继续提升续航,无非想方设法扩大电池仓的空间塞下更多电芯。 但你必须知道,锂电池这玩意(三元锂和磷酸铁,刀片电池都是锂电池)是很重的。 塞下更多电池固然理论续航数据会很好看,但这也会让车子变得太重,反过来这些重量会严重抵消增加的续航。

所以按照现在这个技术进步,到了某个阶段,理论续航不管再怎么增加,实际续航都会停滞不前,纯电车的发展就会遇到极大障碍。 而根据我们推测,2-3年后,这个所谓的技术奇点就会到来。 那咋办呢?看看国外的经验,可能有所帮助。

软包电芯什么鬼?其实你天天都在用

尽管大家不咋喜欢看技术类的东西,但有些东西还是必须得说。 现在用在纯电车上的电池分三种技术形态:圆柱形电芯(就是特斯拉和前几年纯电车用的那种),方形电芯(目前的绝对主流)和软包电芯。 前两者大家熟悉,但这软包电芯什么鬼?

一些技术论文把这种用在车上的软包电池说的云里雾里的,但其实这东西对我们一点都不陌生。 请拿起你的手机,手机里那块电池,就是软包电芯。 这东西吧优点很多,能量密度吊打方形电芯,安全性很高(现在的软包电芯就算短路了也就是鼓包,而其他两种是直接起火爆炸),能承受的充电功率远远高于方形电芯,放电功率也比方形电芯更大。 而且软包电池本身发热量很低,重量也比方形电芯轻很多,同样空间里能放更多而不至于拖累续航。

这种软包电芯在国内基本无人问津,因为国内的几家电池巨头们都在玩方形电芯,在它们基本上垄断国内纯电车电芯市场的前提下,自然也就没有软包电芯的市场。 但这种东西在国外非常受欢迎。

这东西有啥缺点不?

其实软包电池的最大优点是安全性,前面也说了,就算内部短路,也顶多是鼓包,不会像现在的电芯一样直接炸给你看。 但这东西最大的缺点恰好也是在技术上。 圆柱形电芯和方形电芯的封装要求很低,基本上工艺过关流程不出错,这两种电芯的封装不会有问题。 但软包电芯因为本身结构关系,对制造时的封装要求非常高,一不小心就会鼓包。

这就导致如果电芯企业要转产软包电芯,至少在封装这个阶段,整个生产线都要换,这是一笔大钱。 而且软包电池还有个很严重的缺点:防护能力很差。 软包电池尽管本身结构上比方形电芯安全,但你看看手机电池就知道,这东西几乎没有自我防护能力,这就非常考验纯电车车企的电池壳体设计能力了。

像威马这类有自研电池组能力的当然不成问题,但更多纯电车企业压根没这个能力。 贸贸然大规模推广软包电池,怕是问题只会更多。 因此正因为国内大部分纯电车企实际上都没有电池组设计能力,他们自然也不可能接受更先进的软包电芯。

这东西能成主流么?

我们认为这是必然的。 软包电芯能一次性解决包括续航焦虑,充电速度,重量在内的,目前困扰纯电车发展的主要问题。 也许现在还不那么紧迫,但到了方形电芯已经无法再进一步提供更高的实际续航的时候,技术同样很成熟的软包电芯,一定会成为下一代纯电车的电池必然方向。

而至于取代软包电芯的,不会是比亚迪的刀片电池,只能是未来的固态电池。 又或者在固态电池大规模商用之前,氢燃料电池把成本真正降下来,直接取代所有电池型纯电动车。 但大家必须知道,目前一辆氢燃料电池车的造价,是同样锂电池版本的10-15倍!

氢燃料电池比三元锂电池香,为何却普及不起来?

我发现个有趣的事,提到新能源车,绝大多数人对它的定义是纯电动车,也包括说插电式混动车。 准确说,这里的“纯电”主要指电池组,比如当下的主流就是三元锂电池组,未来还会有固态电池这样的新技术出现。 但无论是什么电池,它的短板都存在,比如充电效率,电池本身的污染等等。

对此,另一种声音出现了,新能源车的最佳“能源”其实是氢燃料,也就是俗称的氢燃料电池。 就目前来看,全球范围内新能源车主打的还是锂电池,而氢燃料电池呼声也很高。 那么,能够让新能源车更长远发展的,究竟是电还是氢燃料?

三元锂电池和氢燃料电池的区别

这里需要特别说明的是,无论是三元锂电,还是氢燃料,最终都是电能驱动车辆。 而不同的是,二者在形式上有区别。 比如说蓄电池,它更像是蓄能装置,直接把电能储存起来,需要时再释放;而氢燃料电池更像是发电装置,氢燃料本身不带电,而是通过“化学反应”把化学能转化成电能,二者最终的形态都是电能。

氢燃料电池的优点很明显

为什么说大家对氢燃料电池的呼声高呢?我认为这得从传统电池的痛点说起,首先是充电时间,都知道,现在的纯电动车要想获得不错的续航里程,就得配备大容量电池组,而电池组大了,自然充电时间就不会短。 即使是快充状态,要把电量从30%充到80%,基本也得半小时以上,这和传统燃油车的加油时间,相差甚远。 此外,前提条件是支持快充,包括有快充的设备等等。

而这个问题对于氢燃料,就不存在了。 就拿当下主攻氢能源最“上心”的丰田来说,其氢能源车型,已经能够做到仅需3、5分钟即可完成补给,这个速度几乎是和加油相当,在效率和体验方面,可谓是大大提升。

而续航方面,同样是丰田的氢能源车型,现在已经可以做到600km以上,结合到快速高效的“补能”方式,使得氢燃料车型更加接近传统燃油车的体验。 更重要的是,氢燃料电池是可以做到真正的零污染。 因为从生产到使用的过程,能够排放的仅仅是水和热。 但反观传统电池组,当电池报废后,如何处理而不污染环境,目前还是大问题。

是什么限制了氢燃料电池的大量应用

上面我们提到的几点,包括零污染、补能效率高、续航里程长,都足以让氢燃料电池好过传统锂电池。 但为什么氢燃料电池不能像锂电池这样普及呢?关键还是在于氢能源本身很特殊,简单说,涉及到安全问题,其贮存方式,以及补给方式,技术含量更高,需要投入的成本也更高,关键是如果出现意外,很容易发生爆炸。

而传统电池就要简单许多,只要有电网的地方,或者说能够通电的地区,配合充电设施,就能完成充电。 而要想大范围布局氢能源补给站,以目前的技术,包括投入的成本,都难以支撑。

当然,这仅仅是一方面,另一方面,由于电能有着先入为主的优势,目前全球各大车企,主打和研发的都是围绕电能,传统电池组包括充电设施,几乎是一个方向,一种方式。 只有像日本这样的地区,丰田在大力搞氢能源技术,其能够辐射的也仅仅是本国。 或者说,氢能源更适合日本的国情,在小范围内,更好落地实现。

正因为此,全球的新能源方向不在氢能源,所以使得氢能源的难题很难在短时间攻克,并大量应用。 反之,既然一开始多数人选择了电能,那么朝着一个方向共同使力,相信纯电动车也有飞速进步的那天。

阿川评车

个人认为,无论是电能也好,氢能源也好,目前都存在各自的短板。 而至于说主流选择哪种?这就是一个宏观问题,这牵扯太多,但对于消费者而言,微观方面,就是用车体验。 目前来看,电和氢两种能源,都不是最佳状态,而要想获得更好的体验,更多需要的是集多数人的力量和资源,去解决技术难题。 比如宝马,其未来会选择固态电池作为主要能源。 相信10年后,我们再来看纯电车,你就会发现,这和很久以前的燃油车,在使用上没有区别。 (文/Nic)

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