电动车行业为什么不推行标准化电池?

目前电动车行业的电池尺寸各异,外形不同,续航里程差别更是相当大,为什么不在行业里推行标准化电池呢?电池标准化后,可以解决很多问题的。

是的,正如楼主所说“电池标准化后,可以解决很多的问题。”比如,换电技术,电动汽车没电了,用几分钟的时间换几组电池就可以满血复活了,不用等待漫长的充电过程;标准化的电池也可以降低电池的生产成本;标准化的电池也利于废旧电池的回收和阶梯利用。甚至可以降低整个电动汽车行业的生产、维修的门槛。

既然有这么好的事情,那又为什么动力锂电池的行业标准迟迟不能出台呢?那么熊主任就浅显的从以下几个方面聊一下电池标准化的阻碍。

1,国际环境:

新能源的推广不仅仅存在于中国。德国、日本、美国对锂电池储能需求比较大。目前动力电池的生产厂家主要集中在中日韩三国。比如中国的比亚迪、日本松下、韩国的三星和LG化学、美国A123,还有特斯拉超级工厂。这么看来,电池标准化不仅仅是国标这么简单了,想全球标准化肯定是难行之路。

2,国内环境:

早在2001年,新能源汽车研究项目就被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题。

十几年过去了,2016年我国新能源汽车销售量达到51.7万辆,连续两年保持全球第一。同时中国的动力电池企业销量规模也最大。2016年全球动力电池企业销量排名中,前十排名中有七家企业来自中国。就目前中国电池生产商大大小小300余家。众厂家多年来似乎也是适应了这种无标准的发展。

其实从2012年开始,国家工信部就在动力电池行业摸底调查,准备起草《动力电池行业准入条件》。直到2015年9月工信部才发布《锂离子电池行业规范条件》。2016年11月工信部发布第一批符合《锂离子电池行业规范条件》企业名单。通过规定企业电池年产能不低于1亿瓦时等条件,以避免行业“散、小、乱”发展趋势。

至此为止,工信部才框定锂离子电池的产品性能要求以及对生产企业的门槛。可以说政策是引导市场但又依托于市场,国家政策和企业都是在摸石头过河。

3,电芯本生:

从正极材料上来分,常见的有:钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂电池。因为不同的材料,做成的电池单体在性能、寿命、安全性、能量密度等方面都不一样的。例如磷酸铁锂电池单体是3.2V电压,三元锂电池电压3.7V,这个从根本上就没法统一了。

电池外形上,电极材料可以卷成圆柱形电池,也可以叠成方形或者片状电池。对应不同的生产线,如果统一了标准,是不是就会作废了其他电池生产线呢?

4,电池总成:

有了电芯,就可以组装成电池组了?其实不然,动力电池包由电芯、PACK、BMS组成。众所周知,锂电池优点是能量密度大,同时锂电池也是有危险性的。比如X星Note7手机电池爆炸事件。

电动车的电池储能量大,安全性是首当其冲的,所以电动车电池的电池管理(BMS)、电池PACK设计是非常核心的技术。要管理成百上千甚至1万余节电芯在不同环境下的充放电,不同的厂商都有高科技在里边。

5,差异&创新:

除了上面所说的电池材料、形状、BMS的差异,是不是把电池包标准化,装到电动车里就行了哩?其实也不是,这个要考虑不同电动车的差异化。电动车从A00、A0、A、B...甚至大巴车,不同级别或者不同车型,决定了它们会采用不同的电池包。

如果电池标准化,电池组的数量决定了续航。那又如何体现出不同车的差异化呢?比如花15W买的一辆家用车和150W买的豪华电动跑车。就算续驶里程相当,那跑车所需要的电池性能是普通家用车所不能比拟的,电池的成本也会有差异的。

再者说,电池厂家会根据车企的要求来定制电池,锂电池的可定制性也可以说是一种优势。会有车企把电池平铺在底盘,也有把电池安置在后排座位下,也能放在前舱,甚至可以简单粗暴的放在后备箱,这也是没有强制标准的。

另外,标准化意味着千篇一律,车企在差异化创新上会受到阻碍。从使用角度来说,消费者似乎只关心车子性能如何,电池寿命多长,不同季节的表现会怎么样,至于是哪种标准就不会深入研究的。

总结:

整个动力电池行业从是材料、单体到电池组模块、充电、系统保护、生产工艺、再次利用、综合成本等多方面的一个系统。国家标准制定的涉及到国内主要的电池厂、整车厂和第三方检测机构。需要把现有的行业标准进行细化、拆分、整合才能上升为国标。随着未来科技的发展,当动力电池技术提升到足够的高度、标准体系足够健全时,电池标准化也只是水到渠成的事情了。

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电动车的动力电池,在技术层面,完全能够实现标准化。

目前电动车行业不推行标准化电池,难点不在技术攻关,而在于生产电动汽车的各厂家。

大部分品牌电动汽车厂家都在自主开发动力电池,而这些汽车品牌厂家之间都是彼此竞争的关系,他们都不会“资敌”,即把自己开发的电池给其他同行使用。

电动汽车有三个技术难点:

1.动力电池技术; 2.驱动电机与控制器技术; 3.整车的能量管理系统。

如果动力电池技术不过关,电动汽车就存在相当大的安全隐患。一旦电池出安全事故,对品牌厂商将是重大甚至是毁灭性打击。

而目前动力电池技术尚有这样那样的技术不成熟,所以各品牌车厂或花费了大量的精力独立研发动力电池,或费心考察后与电池厂联合开发动力电池,确保自己在动力电池方面的竞争力。

电动汽车市场是是新兴行业,在能源紧缺、绿色环保需求的大趋势下,将会是未来的风口,这块大饼很多人想啃。从长远看,在电动汽车上采用标准化的电池,是顺应电动汽车市场发展的必然之路。

为什么这样说呢,因为目前的这种电动汽车开发思路,有如下弊端:

1.

动力电池品种太多,废旧电池回收成本高。

电动汽车使用几年后,电池损耗,达不到汽车的续航里程需求,需要更换电池时其内部动力电池回收是难题。目前旧电池回收由电池厂承担,不过电池厂如此做的目的,是基于中国政府的补贴。一旦政府补贴在逐年降低,甚至取消补贴后,电池厂家很难消化不同规格的旧电池。

2.

不利于旧动力电池的梯次利用。

汽车动力电池使用若干年后,虽然会导致电动汽车的续航里程下降,但其基本性能还是OK的,技术上可以满足其他领域,比如用于储能、备用电源方面。不过如果旧动力电池是非标品,难以拆分,外形与尺寸形态各异,实际上是很难批量化在储能、备用电源上应用。

3、 电动汽车成本高居不下。

这是最大的弊端。目前有政府补贴,消费者还体会不到,但补贴取消后,高价的电动汽车价格+后期动力电池的更换费用,会比普通油箱汽车高出很多。目前电动汽车的BOM成本中动力电池占比很大,其原因就是动力电池成本过高。

动力电池有技术难度,电池厂或车独立研发动力电池成本太高。研发动力电池,公司需要配备相应的技术人员,配置开发、测试设备,并花费很长时间用于的电池开发。如此耗费大量人力物力时间金钱,最后开发出来的动力电池,却只能应用到对应的电动汽车上,而不能用到其他车型上。这不利于动力电池成本控制,也就是电动汽车成本的下降。

4、 电池维修、更换麻烦,必须回原厂。

目前的动力电池都是大块头,重量在1吨左右。动力电池模组是分为两部分,一部分是电芯串并联成电池模块;另一部分是电池模块再串并联并焊接、铆钉在一起,一旦组装好后,非常难拆卸。如果出现问题,就需要专业人员采用专业设备拆解。拆解后,电池模组的外壳不可复原,需要更换新外壳。并且动力电池模组拆解后的测试,找出故障,并更换故障电芯,也相当相当的费劲。

如果有一家动力电池厂,开发出的动力电池,既满足安全性、可靠性;又高度可控;还足够智能且能响应灵敏的BMS/PMS技术;还能够支持动态串并联,且满足电动汽车的电气性能,车厂买到电池就能即采即用。那车厂何苦还要花费大量的时间和精力自主开发电池呢?

只要这种标准化的动力电池出现规模化的应用,电池的回收市场,二次梯度利用市场以及电池换电市场就会自然而然地顺应打开。

因此,电动车行业的电池标准化将是大势所趋。

目前已经有厂商在这一领域做尝试。

Immotor目前正在推行动力电池标准化,要将动力电池模组里的电池模块做到标准化。这包括了3方面努力:

1, 接口标准化。

车上都是根据CAN总线,但每家的协议肯定不一样,电池对外提供统一的协议并且协议打包,方便客户使用。

2, 将动力电池模组由标准化的单体电池模块通过标准化接口,在PMS上串并联组合,这样不同容量需求的动力电池模组可以通过不同数量的串并联组合达到。

(串并联的技术对算法和电路搭建的要求非常高,Immotor在这方面的技术研发已经卓有成效。)

3, 设计单个标准电池模块,每个电池模块都具备所有的保护功能,安全性更好,也更方便电池厂家按照不同的车架空间排布组合现有的电池模组。

2021-12-25

2021-12-25