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電動(dòng)車電池還能更安全嗎？

2019-04-24 22:46:55·  來(lái)源：42號(hào)車庫(kù)  作者：馬文  
　
如果給第 18 屆上海車展下一個(gè)定義，這可能是有史以來(lái)第一場(chǎng)電動(dòng)車顯露鋒芒的車展。不僅僅因?yàn)樘厮估捅葋喌线@類老牌電動(dòng)車廠再次推出具備足夠競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，更
如果給第 18 屆上海車展下一個(gè)定義，這可能是有史以來(lái)第一場(chǎng)電動(dòng)車顯露鋒芒的車展。不僅僅因?yàn)樘厮估捅葋喌线@類老牌電動(dòng)車廠再次推出具備足夠競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，更多其他車企也都推出了 NEDC 600 km +、百公里加速 5 s 俱樂(lè)部的純電動(dòng)車。
 
電動(dòng)車產(chǎn)品力逐步與燃油車匹敵的背后，電池能量密度的提升功不可沒(méi)。但眾所周知，能量密度和熱穩(wěn)定性是動(dòng)力電池此消彼長(zhǎng)的兩大矛盾點(diǎn)，如何在提升能量密度的同時(shí)確保熱穩(wěn)定性處于平衡狀態(tài)，避免自燃等悲劇，這是整個(gè)行業(yè)面臨的難題，更是未來(lái)消費(fèi)者關(guān)心的問(wèn)題。
 
4 月 17 日，遠(yuǎn)景 AESC 在上海車展發(fā)布新一代 Gen-5 811 AIoT 動(dòng)力電池。老牌玩家重新出發(fā)，在電動(dòng)化逐步成為主流的今天，在大多數(shù)人都將目標(biāo)聚焦在電池能量密度時(shí)，車展發(fā)布會(huì)期間，遠(yuǎn)景 AESC 提的最多的一個(gè)詞，是「安全」，他們認(rèn)為安全是電動(dòng)汽車行業(yè)未來(lái)發(fā)展的「灰犀牛」。
 
AESC：老牌車企內(nèi)長(zhǎng)出來(lái)的動(dòng)力電池公司
 
在介紹新品細(xì)節(jié)之前，有必要簡(jiǎn)單介紹一下遠(yuǎn)景 AESC 本身。
 
先說(shuō) AESC，AESC 全稱 Automotive Energy Supply Corporation。2009 年 7 月，日本老牌車企日產(chǎn)和日本電氣（NEC）成立了合資公司 AESC，負(fù)責(zé)車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池的研發(fā)和制造工作，業(yè)務(wù)涵蓋電池電極、單體的研發(fā)和制造、模組設(shè)計(jì)和制造、Pack 的研發(fā)和制造。
 
那么，日產(chǎn)和 AESC 的組合，是類似特斯拉和松下的結(jié)盟關(guān)系？這么說(shuō)不完全對(duì)。
 
特斯拉早期使用的 18650 電芯并不是為電動(dòng)汽車使用場(chǎng)景設(shè)計(jì)的，特斯拉和松下一起做了大量的改良研發(fā)和測(cè)試，讓 18650 動(dòng)力電池通過(guò)了 SAE 的電池組極限測(cè)試和美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS）的測(cè)試。
 
Tesla Roadster 1
 
而 AESC 創(chuàng)立之初就以生產(chǎn)車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池為目標(biāo)。
 
隨著 2010 年日產(chǎn) Leaf 開(kāi)始投放市場(chǎng)，AESC 的規(guī)模開(kāi)始起量。到 2014 年，AESC 成為全球第二大動(dòng)力電池制造商，市場(chǎng)份額達(dá)到 21%，排在它前面的只剩下松下。在 9 年的時(shí)間里，AESC 為日產(chǎn)系的 43 萬(wàn)輛電動(dòng)車提供了動(dòng)力電池解決方案。
 
可以說(shuō)，AESC 在動(dòng)力電池市場(chǎng)里切入的時(shí)機(jī)及時(shí)而準(zhǔn)確，但是在后期發(fā)展中，由于和日產(chǎn)的深度捆綁，反而影響了 AESC 最快速度地拓展市場(chǎng)規(guī)模。
 
AESC 的困境和破局
 
不得不說(shuō)，在被遠(yuǎn)景收購(gòu)前，AESC 已經(jīng)很難稱得上動(dòng)力電池市場(chǎng)的主流玩家：在 2019 年前，AESC 在全球有三大生產(chǎn)基地，分別位于美國(guó)田納西、英國(guó)桑德蘭和日本神奈川，三地產(chǎn)能分別為 3.0 GWh、1.9 GWh 和 2.6 GWh，加起來(lái)一共 7.5 GWh。要知道 2018 年松下的產(chǎn)能已經(jīng)推到了 23 GWh。更大的規(guī)模效應(yīng)會(huì)帶來(lái)了成本的大幅下降，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)候帶來(lái)顯著優(yōu)勢(shì)。
 
2170
早在 2017 年 1 月，特斯拉就宣布基于 811 配方的 2170 電池實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，新配方會(huì)帶來(lái)更高的能量密度和更低的鈷含量，一方面助推成本的下降，另一方面也提升了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
 
2016 年 12 月，時(shí)任日產(chǎn)雷諾聯(lián)盟董事長(zhǎng)戈恩抱怨 AESC 無(wú)法提供「具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的動(dòng)力電池」，不得不說(shuō)戈恩的抱怨是值得商榷的。Elon Musk 和松下在內(nèi)華達(dá)州已經(jīng)砸了 45 億美元建設(shè)超級(jí)工廠，巨大的規(guī)模和激進(jìn)的新興技術(shù)投產(chǎn)才促成了能量密度的不斷提升、成本的不斷下降。但總的來(lái)說(shuō)，日產(chǎn)對(duì) AESC 的態(tài)度是：親自供養(yǎng)一個(gè)動(dòng)力電池企業(yè)的成本太高了。于是，出嫁 AESC，通過(guò)開(kāi)放 OEM 合作和擴(kuò)大產(chǎn)能降本，成為日產(chǎn)的選擇。
 
Gigafactory 1
 
我們?cè)倏纯催h(yuǎn)景的破局。
2019 年 4 月，遠(yuǎn)景宣布完成對(duì) AESC 日本、美國(guó)、英國(guó)生產(chǎn)基地的動(dòng)力電池業(yè)務(wù)控股權(quán)和 NEC 旗下電池電極生產(chǎn)業(yè)務(wù) NEC Energy Devices 全部股權(quán)的收購(gòu)。在新成立的公司中遠(yuǎn)景基金持股 80%，日產(chǎn)持股 20%。綁定有穩(wěn)定需求的 OEM 合作伙伴，這對(duì)動(dòng)力電池廠商來(lái)說(shuō)很重要。
遠(yuǎn)景是誰(shuí)？你可以簡(jiǎn)單理解為這是一家數(shù)字能源公司：在風(fēng)電、光伏、充電、儲(chǔ)能、物聯(lián)網(wǎng)方面都有軟硬件布局，按照官方的定義，遠(yuǎn)景旗下的智能物聯(lián)系統(tǒng) EnOS™ 接入了全球 120 GW 的能源終端和 5000 萬(wàn)臺(tái)智能設(shè)備。通過(guò)算法統(tǒng)一調(diào)度能源，確保能源供需的動(dòng)態(tài)平衡，創(chuàng)造協(xié)同價(jià)值。
 
遠(yuǎn)景官網(wǎng)
 
在 4 月 17 日的上海車展發(fā)布會(huì)上，遠(yuǎn)景 AESC CEO 松本昌一宣布了公司旗下 Gen-5 811 AIoT 動(dòng)力電池的產(chǎn)能規(guī)劃：811 配方電池的能量密度超過(guò) 300 Wh/kg，遠(yuǎn)景 AESC 已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了多項(xiàng)安全測(cè)試。
 
Gen-5 811 AIoT 動(dòng)力電池
 
在完成對(duì) AESC 的收購(gòu)后，遠(yuǎn)景 AESC 在江蘇無(wú)錫開(kāi)設(shè)了中國(guó)制造工廠，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 20 GWh / 年，布局了業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的 Gen-5 811 AIoT 動(dòng)力電池產(chǎn)線，可以支撐每年超過(guò) 40 萬(wàn)輛新能源汽車的電池供應(yīng)。
 
脫離日產(chǎn)束縛的遠(yuǎn)景 AESC 具備了向第三方車廠供應(yīng)動(dòng)力電池的條件，所以，繼續(xù)加大研發(fā)投入，完美復(fù)制產(chǎn)品質(zhì)量管理體系，布局新工廠迅速擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模，這才是遠(yuǎn)景 AESC 破局的關(guān)鍵。
 
遠(yuǎn)景 AESC 的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力：安全+智能
 
2018 年，全球動(dòng)力電池三甲是寧德時(shí)代、松下、比亞迪，市場(chǎng)份額分別為 21.9%、21.4% 和 12.0%。松下的成功源自于早期綁定特斯拉，兩家企業(yè)激進(jìn)的投資和研發(fā)布局。寧德時(shí)代和比亞迪是如何反超三星 SDI、AESC 這類老牌動(dòng)力電池企業(yè)崛起的呢？
 
除了新能源汽車，中國(guó)對(duì)于本土動(dòng)力電池企業(yè)也有補(bǔ)貼政策。這只看不見(jiàn)的手直接促成了奔馳 EQC、奧迪 e-tron 之類的純電動(dòng)車在國(guó)產(chǎn)時(shí)更換為本土電池供應(yīng)商，另一方面，補(bǔ)貼顯著降低了包括 AESC 在內(nèi)的純粹海外背景供應(yīng)商的在過(guò)去幾年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 
 
奧迪 e-tron
 
但事情正在起變化，一方面，交割后的遠(yuǎn)景 AESC 已經(jīng)變成了一家全球布局的中資企業(yè)；另一方面，韓國(guó)動(dòng)力電池三巨頭 LG 化學(xué)、三星 SDI 和 SKI 都在華設(shè)立了研發(fā)中心，他們卷土重來(lái)是因?yàn)?，基于?dòng)力電池的補(bǔ)貼正在退坡，到 2020 年將完全退出?？床灰?jiàn)的手撤退，純粹的技術(shù)和產(chǎn)品成為競(jìng)爭(zhēng)的核心。
“中國(guó)不缺少一家電動(dòng)汽車公司，但缺少一家能夠提供極致安全性和高度智能的電池公司，這是我們的理念。尤其電池安全是電動(dòng)汽車行業(yè)最大的「灰犀?！梗h(yuǎn)景 AESC 將通過(guò)智能物聯(lián)科技，保持「零重大事故」的極致安全記錄，讓每一個(gè)人、每一個(gè)家庭都能安心乘坐電動(dòng)汽車。”遠(yuǎn)景集團(tuán) CEO，遠(yuǎn)景 AESC 董事局執(zhí)行主席張雷在車展采訪期間對(duì) 42 號(hào)車庫(kù)這樣說(shuō)。
 
簡(jiǎn)言之，安全 + 智能，是遠(yuǎn)景 AESC 對(duì)自己定義的兩大競(jìng)爭(zhēng)力。
 
搭載 AESC 電池的 Leaf 已經(jīng)在全球各地跑了超過(guò) 9 年，而重大撞擊起火事故記錄鮮見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。而現(xiàn)在，遠(yuǎn)景 AESC 即將投產(chǎn) Gen-5 811 AIoT 動(dòng)力電池，遠(yuǎn)景 AESC 如何保障電池安全？

Leaf
遠(yuǎn)景 AESC 執(zhí)行副總裁渡邊康晴從兩個(gè)方向來(lái)表達(dá)了他們對(duì)于電池安全的探索。
 
第一點(diǎn)就是我們通常會(huì)提到的電池在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性的考慮。從電芯、模組到封裝的三個(gè)環(huán)節(jié)入手，實(shí)現(xiàn)可靠性、壽命性能和內(nèi)阻三方面性能的平衡。
 
比如說(shuō)，如果充電過(guò)程中 BMS 發(fā)生故障，很容易造成電池安全性出現(xiàn)問(wèn)題。所以遇到過(guò)充情況時(shí)，必須嚴(yán)格控制電極與電解液之間的發(fā)熱。
 
這個(gè)問(wèn)題怎么解決呢？遠(yuǎn)景 AESC 提升了正極材料的熱穩(wěn)定性，增加了隔膜的耐熱性，然后通過(guò)在電解質(zhì)中添加特殊化學(xué)物質(zhì)，使其在電極表面更不容易發(fā)熱。以此來(lái)保證電池過(guò)充狀態(tài)下的安全性。
 
對(duì)于即將投產(chǎn)的 Gen-5 811 AIoT 動(dòng)力電池，遠(yuǎn)景 AESC 中國(guó)研發(fā)中心負(fù)責(zé)人林玉春博士介紹了他們所做的工作：簡(jiǎn)單地說(shuō)，遠(yuǎn)景 AESC 的硅碳 811 電池通過(guò)改變 NCM811 正極材料的表面結(jié)構(gòu)，提高與電解液的高壓匹配，重點(diǎn)解決兩大安全相關(guān)問(wèn)題：產(chǎn)氣能不能控制好，散熱能不能降低。
 
遠(yuǎn)景 AESC 在 811 表面增加了添加劑，能夠讓體系更穩(wěn)定。原材料需要通過(guò)多項(xiàng)測(cè)試去驗(yàn)證材料穩(wěn)定性。研發(fā)過(guò)程中，首先是保證材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的電化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定性、產(chǎn)氣穩(wěn)定性，以及熱穩(wěn)定性；在更高溫度的情況下不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)分解，提供安全性能。
 
在模組級(jí)別的設(shè)計(jì)上，遠(yuǎn)景 AESC 在給日產(chǎn) Leaf 設(shè)計(jì)的電芯在充放電過(guò)程中產(chǎn)熱比較小，循環(huán)過(guò)程中的溫升也較低，成組以后的放熱好控制。而此次遠(yuǎn)景 AESC 還升級(jí)了電池的冷卻系統(tǒng)，結(jié)合先前多品種整包量產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和仿真驗(yàn)證能力，為主機(jī)廠提供不同定制化方案。
 
Leaf 電池組
 
到了 Gen5-811 AIoT 電池體系，遠(yuǎn)景 AESC 提出了可定制化方案：如果整車設(shè)計(jì)當(dāng)中的功率要求需要大功率充放電，熱量比較大，遠(yuǎn)景 AESC 會(huì)和整車配合，定制化設(shè)計(jì)整包的熱管理系統(tǒng)。
 
從 BMS 角度講，遠(yuǎn)景 AESC 的邊界條件控制得很嚴(yán)格，通過(guò)大量的測(cè)試驗(yàn)證，明確定義清晰的電池的析鋰窗口以及發(fā)生熱失控的邊界條件，進(jìn)而在 BMS 對(duì)產(chǎn)生析理和發(fā)生熱度失控的兩端進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保電池不會(huì)出現(xiàn)熱失控風(fēng)險(xiǎn)。這種控制已經(jīng)在日產(chǎn) Leaf 上被證明是非常有效果的。
第二點(diǎn)是遠(yuǎn)景 AESC 引入了 AIoT 的概念，將大量傳感器連接到電池，從中獲得電池的使用方法、輸入輸出電流、環(huán)境溫度、環(huán)境震動(dòng)、行駛距離、地址位置等數(shù)據(jù)，并使用 AI 對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
 
數(shù)據(jù)的分析結(jié)果既可以追溯和驗(yàn)證電池設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，還可以把數(shù)據(jù)連接到遠(yuǎn)景的可再生能源網(wǎng)絡(luò)，在能源體系管理中輸出經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，最終形成生態(tài)閉環(huán)。
 
這就是前文提到的，遠(yuǎn)景 AESC 為什么會(huì)在自己定義的競(jìng)爭(zhēng)力之中，除了安全還加上了智能的要素。
 
收購(gòu) AESC，遠(yuǎn)景要補(bǔ)齊哪一塊拼圖？
 
遠(yuǎn)景為什么要收購(gòu) AESC？
 
遠(yuǎn)景 AESC 執(zhí)行董事兼中國(guó)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人趙衛(wèi)軍說(shuō)過(guò)一句話，大意是在動(dòng)力電池領(lǐng)域，大家都關(guān)注 kWh，而遠(yuǎn)景更關(guān)注 kW。
 
在收購(gòu) AESC 前，遠(yuǎn)景旗下的遠(yuǎn)景智能板塊創(chuàng)新的 EnOS™ 物聯(lián)操作系統(tǒng)把遠(yuǎn)景已有的風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能、智能樓宇等業(yè)務(wù)完整打通，以實(shí)現(xiàn)智能化控制與協(xié)同。通過(guò)收購(gòu) AESC，遠(yuǎn)景初步完成了對(duì)能源的生產(chǎn)（發(fā)電）、能源的載體（動(dòng)力電池和儲(chǔ)能）、能源的供需分配（通過(guò)大數(shù)據(jù)云端匹配能源峰谷期的供需平衡），能源的消費(fèi)（用戶側(cè)）的生態(tài)閉環(huán)。
 
這是一個(gè)升維意義上的產(chǎn)業(yè)布局，舉一個(gè)最基礎(chǔ)的例子，基于這套系統(tǒng)，普通動(dòng)力電池不僅可以作為平衡大電網(wǎng)用電的「充電寶」，更能避免車輛報(bào)廢后淘汰拆解的宿命，將車規(guī)電池不拆包回收應(yīng)用到儲(chǔ)能領(lǐng)域，讓電池長(zhǎng)久持續(xù)的發(fā)揮著它的作用。
 
這是遠(yuǎn)景持續(xù)投入 AESC 的底層邏輯所在，也是遠(yuǎn)景 AESC 的終極想象力。
 
這也就難怪，在收購(gòu)了 AESC 后，有些媒體判斷，這是一家跟特斯拉戰(zhàn)略布局直接競(jìng)爭(zhēng)的公司，因?yàn)樗麄児餐P(guān)注的，是電力和能源。
 
當(dāng)然，眼下的 遠(yuǎn)景 AESC 還看不到那么遠(yuǎn)的星辰大海。眼下的第一步，是抓住補(bǔ)貼退坡的契機(jī)，在延續(xù)「零重大事故」的記錄的同時(shí)，迅速拉升產(chǎn)能、占領(lǐng)市場(chǎng)。 
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