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电池安全 任重如山
理论上按照国家标准，是可以保证电池安全的，但现在的难题就在于电动车市场的发展才刚起步，大家的经验都不够丰富，还有很多极端情况、特殊情况可能没有遇到，所以安全标准也是要不断更新完善。自燃、涉水、碰撞爆炸，夏日的高温多雨让电动车的安全问题无处遁形。安全是1，性能是0，没有了1，再多0也枉然。电池安全 任重如山一系列触目惊心的起火、爆炸案例的发生，不禁让人发问，为什么会起火？电池没有安全标准吗？如何避免起火？起火了要如何维护自我权益。接下来，我们一起剖析。为什么会起火电动汽车的起火，不管是自燃还是碰撞爆炸，都与电池密不可分，电池安全是电动车安全的基石，而电芯，电池包，电池控制系统则是影响电池系统安全的的三个重要部分。“电池起火最直接的原因是“热失控”，什么是“热失控”？一是当电池受到外力破坏时，电池内部的活泼碱金属（如锂）接触到氧气的一刹那会自燃。当一个电池发生自燃时，难免会引发相邻的电池损毁。当整个电池包内的压力得不到释放，自燃会发生爆燃。二是所有电器最怕短路。当电池被外部短路时，正负极之间瞬间的超大电流也会引起局部过热，从而导致某个电池单体发生漏液、爆裂、自燃，并引发连锁反应，导致更多的电池损毁。为了防止外部短路，在电池包的设计上会有很多安全设计，比如热管理系统、故障判别系统等，但是电池内部的短路是不可控的。电池生产厂家的品控和良品率高低，直接影响到电池的质量。三元锂电池如果经常用快充模式充电，经过长期的使用后，电池内部的正负极之间会化学生成“锂枝晶”，这种物质从电池内部的正负极两端同时向中间生长，渐渐刺穿电池内部正负极之间的绝缘膜，当这层膜被损坏后，电池内部的正负极间发生短路，电流瞬间暴增，从而引起电池的损毁，严重的会引起爆裂、漏液、自燃。什么是“锂枝晶”，它为什么会导致电池短路？通过一部动画我们来了解一下：电动车为什么会自燃？除了电池的“热失控”，在BMS电池管理系统中，也存在着大量的能量交换和转换，这种能量也是电流。严格来说，只要有电流的地方，如果发生短路那很可能引起电池、电控系统的热失控。但是相比电池来说，BMS的热失控几乎不会发生，在设计上，BMS内部有非常谨慎的逻辑判断和冗余系统，一旦发觉系统内部有短路产生，BMS会自动断电。电池安全 任重如山以奔驰EQC的BMS系统为例，当系统发觉短路发生时，会自动切断动力电池的高压电，但会保留低压电以便维持车辆的其他功能。当发生严重的短路时，低压电也会被切断，并且车辆不可重新启动，只能等救援。当然，这种情况不论是系统内部突发情况，还是碰撞发生时，这套BMS系统都会执行同样的命令。综上所述，“热失控”的解释就完全了，热失控的过程是不可逆的，一旦发生必将造成财产损失，甚至人员的伤害。那么，有什么办法能减小“热失控”带来的损失呢？电池安全 任重如山目前，相比圆柱电池和固态封装片状电池，软包电池的安全性会更好。由于是软性材料封装，当电池发生“热失控”时，软性封装的外壳允许在一定程度上的膨胀，从而减缓电池的损毁，给车内人员留出充足的逃生时间。但是，注意，这也仅仅是留出更多的逃生时间，而不是说软包电池不会发生“热失控”。而对于硬封装片状电池，为了防止一个电池热失控时影响到其他电池，在电池的上端设计了一个“定向爆破”的孔，一旦“热失控”高温火花甚至火焰，会通过这个孔向外释放能量，从而避免整个电池包的损毁和整车自燃。我们在这里也提出一个呼吁，对于电池频道爆燃的现象，今后能不能强制在电池包中加入自动灭火装置，系统一旦发现局部温度过高，直接启动灭火装置。对于最常见的电池热失控，这是一个快速、自动加热反应，会生成大量的电池热（最高可达500 ~ 700 ℃）、烟雾、粉尘和有毒气体。电池管理系统（BMS）在探测此类事件中起着关键作用，其在某些情况下可以启动冷却系统的开关。但在车祸或火灾中，BMS还是不能够达到控制热失控的作用。而引起热失控，造车电池起火的诱因主要有三类：一类是机械类，比如电池包发生碰撞；一类是电化学类，最常见也是最危险的就是过充电；还有一类是热诱因，比如电池温度过高。对于第一类，碰撞，其实任何汽车碰撞都会产生危险，在这一点上，纯电动车因电池组的结构，受到更多的关注，但是权威数据显示，目前并没有电动汽车因为碰撞引发电池爆炸的案例。对于第二类过充，会引电池变形，影响电池蓄电质量，还会产生漏液，甚至爆炸。防过充保护一般包括过充前和过充后保护，分别起着预防检测，和避免自燃等危害。过充前的饱和可通过电压探测和BMS分级保护，在接近满电之前逐步降级进行涓流充电，防止过充的同时，让电池的电量更加实在。过充后的保护装置，可采用CID和防爆阀。CID是一个翻转片，当过充发生后CID可以通过铁片的翻转切断电流，从而保证安全。防爆阀的作用则是在电池过充后，将气体泻放到更大的空间，从而避免温度上升，或发生短路。第三类，热诱因，对于这一类因素，与电池的组装结构密不可分。纯电动汽车的里程焦虑催化了各大主机厂片面追求纯电动车“高续航里程”“高能量密度”，其实，电池安全性能否在追求能效极限的状态下得到保障，不仅关乎新能源电动汽车的品质高低之分，更是电动汽车的存亡之线。汽车业内专家表示，应给主机厂当前研发新能源车的“疯狂”加速喊一声“暂停”，当前应先高度关注电动汽车在静置情况下产生的自燃问题，提升技术和安全水平。安全标准根据国家质检总局发布的《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中，明确指出电池的安全合格指标，其中的验证方式也远远超出我们日常所碰到的条件。与电池的组成成分相对应，电池安全标准也从电芯、电池包、电池控制系统三方面考虑，每一部分的设计都有相应的国家标准。比如GB/T31485-2015规定了动力电池单体和模组的安全指标，GB/T31467.3-2015规定了电池包的测试方法。“理论上按照国家标准，是可以保证电池安全的，但现在的难题就在于电动车市场的发展才刚起步，大家的经验都不够丰富，还有很多极端情况、特殊情况可能没有遇到，所以安全标准也是要不断更新完善。”田伟东表示。“动力电池的安全，是高压和化学安全的耦合，这导致高压的可靠性和化学安全结合以后形成比较大的安全隐患，中间包括了化学安全、高压安全、机械安全、功能安全和应用安全等多个层面。”宁德时代总裁黄世霖也曾在公开场合表示，动力电池的安全性是非常复杂的。当前业内，包括宁德时代等的制造商都在动力电池产品安全上追求零事故，除了生产和品质上的安全监控外，还通过远程监控系统实时收集使用数据，来减少事故。如何维护自身权益今年的3月14日，国家市场监督管理总局发布《家用汽车产品修理、更换、退货责任规定》（修订征求意见稿），意见稿将家用电动汽车的动力总成和主要零件纳入汽车“三包”责任，特别是电池或电机，如果发生严重质量问题可退换车。也就是说，电池、电机如果发生严重的问题，如电池起火等，车主可以要求退换车。田伟东表示，“电动车自燃不管是对厂家，还是对新能源行业发展都有很大的负面影响，也需要国家出台相应的制度法规保障消费者权益。”
来源：新浪汽车
2019年中国锂电池回收再利用市场前景分析报告
新能源汽车产业系我国国家战略性新兴产业，是“十三五”、“十四五” 政府产业支持发展的重点，承载着我国汽车工业实现从“汽车大国”到“汽车强国” 的重要使命，我国新能源汽车产业已进入快速发展期。高工产研锂电研究所（GGII）数据显示，中国新能源汽车销量从2012年开始大幅增长，产量从1.25万辆增长到2018年的122.07万辆，复合增长率达到114%。2017年，动力电池出货量首次超过数码电池，成为锂电池消费结构中占比最大的领域。随着2012~2014年装车的动力电池退役期临近，2018年被行业认为动力电池退役潮元年，GGII预计2020-2022年动力电池将会面临大量退役。锂电池回收再利用主要分为两个方面：1）对符合能量衰减程度的电池进行梯次利用，如磷酸铁锂类电池、三元材料类电池；2）对无法进行梯次利用的电池进行拆解，回收其中的镍、钴、锰、锂等材料，对材料进行重复使用，如无法使用的小型数码电池、部分三元材料类电池。2014-2020年中国锂电池拆解与梯次利用规模及预测（单位：万吨，%）注：回收拆解及梯次利用规模是指已经进入回收及梯次利用循环体系的锂电池数据来源：高工产研锂电研究所（GGII），2019年8月目前退役锂电池主要以数码电池为主，数码电池含有较多的钴资源，具有较高的利用价值，报废处理方式基本拆解回收为主。GGII数据显示，2018年全国梯次利用和拆解报废的锂电池（含数码锂电池）共9.5万吨，其中用于拆解的电池占2018年回收总电池量的98.8%。其中，2018年数码锂电池回收量为8.13万吨，占市场理论废旧数码电池报废总量的48.6%；2018年废旧动力电池回收量1.35万吨，占市场理论废旧动力电池报废总量的22.9%，其中三元动力电池的量占比94.3%，用于拆解回收的动力电池量占92.8%。2014-2020年废旧电池回收量及总报废量（单位：万吨）注：总报废量包括数码报废量和动力退役量，不含次品电池及报废极片规模。数据来源：高工产研锂电研究所（GGII），2019年8月出现以上情况的原因主要有以下几个方面：1）电池生产厂商责任制不明确，使部分报废电池二次流入市场；2）部分动力电池由于其他原因被提前处理，并未流入市场；3）车企因成本问题，使得部分真正退役的动力电池仍在市场运行，并未退役；4）过去动力电池报废量较少，旧电池匹配难度高；5）梯次利用领域技术成熟度低，储能市场、再利用市场空间并未得到大规模释放。近年来，国家相关部门颁布多项关于锂电池回收再利用的政策文件和指导意见，用于促进电池回收产业的发展。2018年1月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，要求汽车生产企业应建立动力蓄电池回收渠道，负责回收新能源汽车使用及报废后产生的废旧动力蓄电池；7月，工信部发布了《新能源汽力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》，要求建立溯源管理平台，对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集，对各环节主体履行回收利用责任情况实施监测。但是，目前市场回收机制仍有待完善，电池回收通道不畅，民众环保意识较淡薄，随意废弃现象严重。GGII认为，随着相应的实施细则出台、主管部门严格监管，废旧动力电池行业将逐步规范化，商业模式将逐渐成熟，经济性将得到体现。
来源：新产业智库
关于《铅蓄电池回收利用管理暂行办法（征求意见稿）》 公开征求意见的公告
为贯彻落实《国务院办公厅关于印发生产者责任延伸制度推行方案的通知》（国办发〔2016〕99号）要求，规范废旧铅蓄电池回收和资源化利用行为，根据《中华人民共和国循环经济促进法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等法律法规规定，国家发展改革委会同有关部门组织起草了《铅蓄电池回收利用管理暂行办法（征求意见稿）》，现向社会公开征求意见。此次公开征求意见的时间为2019年8月14日至2019年8月23日，有关单位和社会各界人士可以登录国家发展改革委门户网站（http://www.ndrc.gov.cn）首页“意见征求”专栏进入“《铅蓄电池回收利用管理暂行办法（征求意见稿）》公开征求意见”栏目，填写意见反馈表，提出意见建议。感谢您的参与和支持！附件：《铅蓄电池回收利用管理暂行办法（征求意见稿）》.pdf意见填写网址：http://www.ndrc.gov.cn/yjzx/yjzx_add.jsp?SiteId=322
来源：沈阳蓄电池研究所行业发展部
中国铁塔将改造6.5万个5G基站
2019年上半年，中国铁塔（007788）实现营收379.8亿元，增长7.5%；净利润25.5亿元，同比增长110.6%，非塔类业务收入占营业收入比重由去年同期的3.6%提升至5.7%。公告显示，截至2019年6月底，中国铁塔塔类站址数（不含室分）195.4万个，同比增长4.0%，每座基站都配备储能系统，基站的储能容量超过了1710万千瓦时。中国铁塔根据电价水平和电网负荷情况快速响应：在电价高峰时段和用电高峰等发电厂高负荷运转时段，由梯次电池为基站供电。作为目前退役动力电池梯次利用产业中的最大用户，中国铁塔2018年使用梯次利用锂电池约1.5GWh。根据其规划，2019年预计应用梯次利用电池约5GWh，替换铅酸电池约15万吨，预计可消纳退役动力蓄电池超过5万吨。在随后的业绩说明会上，中国铁塔总经理顾晓敏表示，随着5G商用牌照发放，5G建设已全面展开，公司有帮助运营商在全国多个城市展开5G建造，争取政策及资源支持，而全国多地省市政府已明确由中国铁塔统筹5G站址规划。随着5G基站建设进程加快，对储能电池的需求也将大幅提升。中国铁塔已全面推广动力电池梯次利用，停止采购铅酸电池。首先在需求方面，根据规划，中国电信、联通的5G基站将为目前4G基站数的2倍以上，而中国移动将为目前的4倍以上。据各运营商2018年年报数据推测，中国共有至少1438万个基站需要被新建或改造。顾晓敏表示，截至6月底接到6.5万个5G基站建设需求，今年主要为现有铁塔基站改造。由于5G基站能耗大幅上升，那么就意味着有1438万套后备能源系统需要改进。高工产研储能研究所（GGII）认为，按照5G C-band单站功耗2700W、应急时常4h 来计算，市场至少存在155GWh电池的容纳空间。其次，由于5G基站需要高密度布置，楼顶等位置承重有限，同时在5G储能电池参与调峰降成本的情况下，充放电次数将大大增加，磷酸铁锂电池低全周期成本的优势将得以发挥，给退役动力锂电池带来了更大机会。在梯次利用锂电池的来源方面，根据高工锂电了解到，目前中国铁塔主要有三种采购模式：一是重新组装。将回收的退役动力电池包拆散，对每颗锂电芯进行剩余容量等性能评估，根据测试结果将容量相当的锂电池重新成组组装，制作成标准的48V通信基站PACK。目前，这个工作主要由电池厂和PACK厂两类企业承担，尤其以后者居多。初步统计，中国铁塔合作的电池及PACK厂约达20家。二是直接组合电池模组。电池厂或PACK厂根据电池模组类型进行直接组装，比如8+8、12+4、4+4+4等。目前这种模式以比亚迪为主导，除了自己承担部分PACK，比亚迪也会释放一部分电池至市场，这将由其他PACK厂采购消纳，然后再进行成组售卖，中国铁塔也是其中的顾客之一。三是整包使用。即指在采购退役动力电池包后直接使用，不再拆散重组，不会组合。不过由于目前电池包的生命周期经济性还未能判定，基于使用寿命和更换维护成本二者的考量，这种模式还停留在试点摸索阶段。当前，中国铁塔正与产业链各方合作，共建、共享梯级电池回收体系，与多家主机厂和电池厂在退役电池回收和梯级利用方面签署了战略合作，保证退役动力电池的“可视、可管、可控、可回收、可利用”。
来源：高工锂电
特斯拉如何备战下一代动力电池？
然Maxwell主要以生产超级电容器而闻名，但业内认为特斯拉对Maxwell用于锂离子电池的新型干电极技术更感兴趣。特斯拉的成功得益于其先进的动力电池技术，目前其电池技术又获得了新的突破。外媒报道称，特斯拉电池专家Jeff Dahn(杰夫达恩)及其团队发布研究报告称，他们与合作伙伴开发出了一种比固态电池能量密度更高且更稳定的新型锂电池，这或许将改变下一代动力电池技术的发展路线。该技术报告的全称为：LiDFOB/LiBF4液态电解质无阳极锂金属电池研究报告。其中核心的信息显示，此前很多研究对于下一阶段的锂金属电池不看好，认为电池中使用的传统液态电解质必须由固态电解质代替，以保持长期稳定循环所需的寿命和高能量密度。报告显示，实现锂金属负极的另一个潜在途径是使用固态电解质，这被许多研究认为是未来最可行的技术手段。但目前固态电解质在多次充放电后无法实现稳定无枝晶的状态(稳定性)，同时在大规模量产方面也存在问题，生产线动辄就需要数十亿美元的投入。而Jeff Dahn与其团队在试验中发现，采用LiDFOB/LiBF4液态电解质的无负极锂金属电池在90次充放电循环后，仍可以剩余80%的电池容量和较高的稳定性，在能量密度上也并不亚于固态电池。即使在50次充放电循环后，液态电解质也可以实现无密度树枝状的锂形态，包括密集填充的色谱柱。这意味着导致电池发生短路起火的锂枝晶被消除或极大减少了，从而提高了锂电池的安全性。报告中还提到了如何解决用锂金属取代传统石墨负极而不必使用固态电解质的问题。众所周知，特斯拉使用的是高比能18650电池，新车型Model 3使用的是能量密度更高的21700电池。特斯拉采用液冷式热管理系统设计能够确保其电池以最高效率、最优化状态运行，从而最大化电池寿命以及效能表现。而此次特斯拉宣称研发出了比固态电池能量密度更高、寿命更长、成本更低的新型锂电池，有助于进一步提升其产品竞争力。但特斯拉是否会采用该新型电池以替代圆柱电池还不得而知，在正式商业化量产之前也要经过足够的验证和测试。值得注意的是，除了该新型锂电池之外，特斯拉还在采用其它技术研发新的电池。外媒报道称，电动汽车制造商特斯拉首席执行官埃隆•马斯克(Elon Musk)暗示，或者说几乎已经证实，该公司正在利用从麦克斯韦(Maxwell)那里收购的新技术自主开发电池。虽然Maxwell主要以生产超级电容器而闻名，但业内认为特斯拉对Maxwell用于锂离子电池的新型干电极技术更感兴趣。Maxwell在去年发表的一篇“干电极涂层技术”论文中，Maxwell的首席化学家和电池科学家描述了他们的涂层技术:与传统的浆液浇注湿涂层电极不同，浇注的DBE电极具有显著的高负载，并能产生厚电极，在不影响物理性能和电化学性能的情况下，实现高能量密度电池。与湿涂电极相比，Maxwell的DBE电极具有更好的放电速率性能。Maxwell通过生产具有出色的长期电化学循环性能的坚固的自支撑干涂层电极薄膜，以及大于10Ah容量的大型袋式电池原型，证明了其可扩展性。Maxwell宣称，在2c放电条件下，一组包含干涂层电极的五个电池的容量保持率在90%以上。至于耐用性，Maxwell公司声称，其电池技术在经过近1500充放电次循环后，仍可保持近90%的容量此外，Maxwell还声称，其电极能使当前演示单体电池的能量密度超过300 Wh/kg，并且它们能看到超过500 Wh/kg的实现路径。由此可见，特斯拉正在通过多种路径研发新型锂电池或者其它电池技术，目的是将电池核心技术掌握在自己手中。尽管特斯拉并没有表明是否会自己生产电池，但公司正在逐步掌握先进电池的研发和生产能力，以确保其在电动汽车领域保持领先优势和地位。
来源：中国能源网
