新能源汽車電池三問：安全？標準化？污染隱患？
編者按
新能源汽車是否安全？動力電池能否實現通用？廢棄電池將流向何方？這三問不僅是當下消費者最爲關心的問題，也是橫亙在新能源汽車產業發展之路上的三大難題。在我國新能源汽車發展的關鍵期，將安全作爲新能源汽車產業鏈的安身立命之本、以標準化實現資源集約、未雨綢繆防範環境污染，是我們的產業答案。
退役電池或帶來“爆發式污染”
□記者 周強 孫飛 吳濤 廣州報道
當新能源汽車“爆發式增長”時，作爲產業的重要一環，退役動力電池的回收卻暗藏風險。業內人士指出，到2020年我國動力電池累計退役量約20萬噸，其中相當比例流入小作坊等非正規渠道，帶來安全和環境隱患。
大量退役動力電池流入“黑市”
隨着汽車智能化、網聯化成爲行業共識，“智能汽車大戰”異常火熱。拼搶入口端“船票”的同時，新能源汽車生命週期末端的處理再利用，卻亂象頻頻。
在“價比三家”後，近期，一位新能源車主以1萬多元的價格，售賣了自己新能源汽車的電池。一位二手車市場工作人員對記者說，這些廢舊動力電池仍有較大經濟價值，不少流入拆車廠及小作坊，大多沒有專業的電池分解設備。
中國汽車技術研究中心數據顯示，2020年我國動力電池累計退役量約20萬噸（約25GWh），2025年累計退役量約爲78萬噸（約116GWh）。
爲保障動力電池回收，工信部2018年發佈了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車生產企業應承擔動力蓄電池回收的主體責任。2018年至今，共27家企業進入工信部符合“新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件”的名單，俗稱“白名單”。
不過，在多重因素作用下，退役的動力電池大半沒有流入正規渠道，反而被一些無資質、環保成本低的小廠“高價”搶購走了。“因爲成本制約，很多正規車企和電池處理企業都存在報廢動力電池回收難的困境。”北京理工大學深圳汽車研究院副研究員張哲鳴說。
“各大主機廠都在開展電池回收業務，但主機廠真正回收到的退役電池並不多。”廣汽集團總經理馮興亞說。
而金澳集團董事長舒心則表示，消費者對電池回收的渠道信息不瞭解，主動上繳退役電池的動力不足，導致大量退役電池未進入回收環節。
避免“爆發式增長”帶來“爆發式污染”
新能源汽車動力電池的安全回收利用事關重大。有專家表示，1塊20克質量的手機電池可使1平方公里土地污染50年左右，更大更重的電動汽車動力電池，含鎳、鈷、錳等重金屬，電解液中的六氟磷酸鋰在空氣環境中容易水解產生五氟化磷、氟化氫等有害物質，或對環境帶來更大威脅，但當前動力電池回收市場仍存在多重難題。
首先，行業不規範導致“劣幣驅逐良幣”。格林美股份有限公司是27家“白名單”企業之一，公司副總經理張宇平說，正規企業的規範投入、環保投入佔不少成本，而非規範企業、小作坊在這方面幾乎是零投入，可以用更高的價格買走電池，形成行業的不公平競爭。
退役動力電池仍有不小价值，如5萬元的動力電池退役後還價值上萬元。記者在閒魚平臺上搜索發現，一款標價數千元的二手磷酸鐵鋰電池，有156人“想要”。
綜合電池交易服務平臺“電池之家”的產品經理簡義暉說，當前動力電池回收主要是賣方市場，賣方多數希望價高者得，而非企業是否正規有資質。
其次，電池回收收集難。電動車售賣後物權發生轉移，難以對電池回收進行強制規定。同時，報廢動力電池貨源分散，國內還沒有建立起完整的電池回收體系，廢舊電池統一收集存在難度。長途運輸的高成本，也給車企及回收企業回收廢舊電池帶來困難。
第三，政策制度有待完善。一些業內人士表示，雖然國家相繼頒發了一系列法律法規，但具體的實施細則並不是很明確，企業在實際經營中存在困擾。
動力電池的回收亂象，無疑帶來了巨大的環境污染隱患。張哲鳴說，在動力電池拆解破碎、有價金屬提取過程中，一些“小作坊”不對產生的廢氣、廢液、廢渣進行處理，甚至任意排放。因爲技術不到位，廢舊電池資源化利用效率低，存在資源浪費，在拆解過程中還存在爆炸風險。
張宇平認爲，我國在2015年後迎來了新能源汽車熱潮，一般動力電池會在5年至6年後退役，在未來幾年行業將進入發展“高峰期”，新能源汽車爆發式增長帶來的安全和污染威脅需要引起重視。
“綠色出行”更要“綠色更新”
今年的政府工作報告提出，要加快建設動力電池回收利用體系。業內人士認爲，近年來我國新能源汽車行業發展迅猛，但目前動力電池的回收網絡還不健全，應建立由車企、電池企業、回收企業、物流企業等協同聯動的回收矩陣，提高電池回收率，爲推動新能源汽車這一戰略性新興產業快速發展夯實基礎。
基於此，應建立電池從“生”到“死”的全過程可追溯體系。舒心認爲，動力電池回收行業的發展，電池的流向管控至關重要，建議利用區塊鏈技術建立國家級的動力電池管控信息系統，做到全程可追溯。
張宇平說，當前回收利用主要有兩種方式，一是動力電池梯級利用，二是再生利用。例如，電池容量在40%至80%以上時，可供其他行業二次使用；當電池容量在40%以下時拆解電池，回收原材料。但從實際情況來看，每臺新能源車的使用情況不同，回收的電池品質參差不齊。他建議，有關部門應加強引導，同時企業加強研發投入，擴展新能源汽車動力電池梯級利用的應用場景。
不少業界專家還建議，完善標準，規範秩序。比如，動力電池的回收利用，需要強化生產者責任延伸制；同時，加強對動力電池非法拼裝、簡易拼裝的打擊力度，對動力電池回收的安全、環保問題進行規範，明確高壓線。
“只有建立完整、高效的電池回收體系，纔有可能真正解決電池回收難問題。”張哲鳴說。
用技術創新確保電池安全
試，而且可以做到只冒煙、不起火，讓811電池包的安全水平遠超國標要求。”該負責人說。
實際上，安全是所有車企的“生命線”，各車企都採取了多種措施確保安全。例如，上汽乘用車負責人介紹，他們的電池嚴格按照“美國安全標準UL-2580”和“ASIL D汽車電子電氣最高安全等級”設計，達到IP67和IP69K雙重防水等級；還擁有第二代EDU智能電驅變速箱、綠芯90kW高效永磁同步電機、第二代HCU混合動力中央控制器等先進技術，能給到用戶安全保障。
創新技術將確保電池安全
近幾年，多家車企和動力電池企業通過技術創新大大提高了新能源汽車的安全性。
“我們將來的電池會非常安全，可以生產‘不燃燒的電池’，有些電池正在往這個方向努力，比如比亞迪公司的刀片電池。而且大家都在研發固態電池，等固態電池技術成熟並大規模推廣後，火災基本就不會再發生了。”國家新能源汽車創新工程專家組組長王秉剛說。
2020年，比亞迪推出刀片電池。比亞迪品牌及公關事業部總經理李雲飛介紹，刀片電池的體積比能量密度提升了50%，通過了行業內最嚴苛的針刺試驗，把電動車安全提升到一個新高度。同時，刀片電池具有出色的循環性能，使用壽命達到百萬公里，不含鎳、鈷等稀少的金屬。
奇瑞汽車相關負責人表示，目前正在開發新一代的半固態電池，通過獨特的微電芯結構設計，減緩了短路時內部隔膜受熱收縮率；同時工藝過程減少了毛刺和金屬顆粒的污染，降低了電池發生內短路的風險；通過新一代半固態厚電極的創新設計，減少了非活性材料的使用，提升了鋰離子電池的能量密度，能量密度可達到300Wh/kg以上。
“安全性是靠設計、製造和使用的全流程來保障的。”王耀說，今後應在整車設計上努力提高安全設計技術水平和電池熱管理的安全裕量；要在製造工藝上保證材料純度、維護校準生產設備、提高工藝精度和一致性；要在測試驗證中足額足量保證設計定型和可靠性耐久性試驗進度；要在車輛充電使用、維修保養環節加強產品生命週期管理與質量回溯，通過多種措施確保安全。
純電動汽車已經成爲我國新能源汽車發展的主流，與此同時，安全問題也成爲許多消費者關心的重點。
被推上風口浪尖的特斯拉，一波未平，一波又起。日前，廣州增城一輛特斯拉在東江大道北撞上右側水泥牆後起火自燃，再次引發了輿論和公衆對純電動汽車安全的擔憂。
但數據顯示，整體來看，新能源汽車火災事故比例遠低於傳統燃油車。
“2018至2019年，相關部委開展了新能源汽車火災事故的專門調查，發現我國每萬輛新能源汽車發生火災事故約0.8起，但連續幾年，每萬輛傳統燃油車發生火災事故在2.2起至4起之間。”中國汽車工程學會常務副理事長兼秘書長張進華說，因此應該對新能源汽車的安全性充滿信心。
新能源汽車國家監測與管理平臺數據顯示，新冠肺炎疫情發生前，2019年我國新能源汽車着火事故率是0.049‰，而根據公安部等有關部門公佈的數據，傳統燃油車的年火災事故率約爲0.1‰至0.2‰。
“而且，我國的新能源汽車着火事故率顯著低於國外的事故率。”中國汽車工業協會秘書長助理兼技術部部長王耀說。
保證電池安全需從系統安全着手
電池、電控和電機是新能源汽車核心的三電系統，大多數起火事故主要由三電系統故障導致。
“隨着市場上長續航里程車型的大量上市，採用高能量密度的三元電池成爲市場發展的一個重要方向。從已報道的大部分新能源汽車火災事故分析來看，這些車輛大多采用了三元材料體系。”王耀說。
那麼，三元電池的安全性是否無法得到保證呢？答案並非如此。
“如今新能源汽車的安全問題，已經由單純的電池安全逐漸轉到系統安全層面，通過全系統各類安全措施去提高安全性，能夠實現三元電池安全問題在一定程度上的可防可控。”王耀說。
從2017年開始，寧德時代已經連續四年衛冕全球動力電池裝機量冠軍，在寧德時代看來，電池安全是一項系統工程，貫穿於電池的整個使用過程中。
該公司負責人介紹，材料方面，寧德時代已開發出高穩定性正極材料和高安全電解液，電池耐高溫邊界提高了40℃。電芯方面，設計了高集成的防內短路電極，大幅提升極端情況下的強魯棒性。電池管理系統方面，可基於電池的物理化學特性，精確掌控溫度、電壓、電流等安全邊界，第一時間識別風險並預警。
“寧德時代研發的自隔離安全技術，可以有效防止熱擴散，這項技術使811三元電池系統不僅可輕鬆通過熱擴散測
□記者 李唐寧 餘蕊 北京報道
在新能源汽車保有量快速增長的背景下，補能效率較高的換電模式快速“熱”了起來。已有多家企業表示，將開展換電模式的研發及佈局。專家認爲，標準化是換電模式發展亟待突破的瓶頸問題。
多家車企佈局換電模式
在近日舉行的2021年上海國際車展上，換電運營企業奧動新能源展示瞭如何以新一代技術實現多品牌車型共享換電，並在現場進行了20秒換電實車演示。近年來，還有多家企業進軍換電市場，換電模式似乎已經開啓了“競速”階段。
記者初步統計，東風、蔚來、北汽、長安、上汽、吉利、宇通客車、國金汽車、南方電網、中國石化等相關企業相繼表示將佈局換電模式。根據中國充電聯盟的數據，截至2021年3月，全國已投入運營換電站613座，其中奧動新能源307座、蔚來192座、杭州伯坦科技164座。蔚來還計劃在今年之內，將該公司全國換電站的總數量增加到500座。
寧德時代相關負責人對記者表示，該公司已攜手蔚來推出車電分離模式，並在此基礎上推出BaaS（電池租用服務）業務，目前正在構建基於車電分離模式下的電池租購、換電運營、梯次利用回收等，打造電池全生命週期服務閉環。
江鈴汽車股份有限公司副總裁劉淑英認爲，換電模式是電動汽車充電模式的補充，目前還處於推廣初期，主要用戶爲高端車型及運營車輛。“江鈴汽車也會陸續推出換電車型。”劉淑英說。
業內專家分析認爲，2019年下半年以來，國內新能源汽車銷量增速放緩，補貼大幅度退出，導致當前製造成本難以消化，整車銷售價格仍然偏高。同時，由於充電基礎設施效率不足、自有停車位欠缺、電網擴容難度較大等，充電樁建設不及預期，於是車電分離的換電模式更加受到關注。
換電模式既存在優勢也面臨困難
事實上，換電模式之所以能引起關注，根源還在於其相較於充電模式的獨特優勢。
“讓整車和電池徹底分開，可以給用戶帶來非常巨大的好處。”上海蔚來汽車有限公司電源管理副總裁沈斐表示，換電模式下，用戶不用擔心電池衰減和壽命問題，將來可以充分享受電池升級技術帶來的紅利。
“蔚來到目前爲止已經銷售了超過10萬輛車，在70%的用戶有家庭充電樁的前提下，用戶已經累計換電200多萬次，每個用戶平均換電20次。這說明用戶換電的頻率還是比較高的，也說明用戶很認可換電的模式。”沈斐說。
換電模式給消費者最直觀的感受可能是新能源汽車價格的下降。目前，電池成本約佔到電動車成本的25%至40%。寧德時代相關負責人表示，通過換電模式實現車電分離，可使電動車購置成本低於同級別的燃油車，解決買車貴的問題；換電模式可採用小電量電池包，電池租賃費加上電費的成本爲同等級燃油車的1/3至1/4，可有效降低使用成本。
不僅如此，換電模式下電池充電時間較爲靈活，可以更好配合電網運營，甚至可能進一步發揮調峰作用，降低電費成本、提高用電效率。
不過，換電商業模式也存在亟待突破的瓶頸，其中，標準化成爲最大難題。
“電池要做到全行業標準統一，阻力太大了。”有業內人士直言，目前國內換電模式沒有形成統一格局，車企之間的電池技術、標準和規格千差萬別，換電站建設也處在“單打獨鬥”階段，電池大規模流通存在障礙。同時，換電站運營成本高、回報週期長等也是令投資人擔憂的問題。
推廣換電模式需推進標準化建設
那麼，換電模式會成爲新能源汽車發展的主流嗎？政策層面上，《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》指出，“鼓勵開展換電模式應用”。
專家表示，換電和充電應該是細分市場的差異化選擇，而不是體系內的對抗。預計換電模式在運營端可能會持續壯大，在消費者端還需要不斷探索，未來一段時間內，可能會以充電爲主，換電爲輔。
“不應把換電模式和充電模式對立起來。”沈斐建議，用戶密度相對比較大的地方，或者是高速服務區等用戶對時間要求比較高的地方，可以做換電站。“而用戶停留時間比較長的地方，如小區或者寫字樓，該建充電樁的還是要建充電樁。”他說。
專家表示，換電技術現階段更適合作業時間長的運營車輛，比如出租車或者網約車。這些車輛在設計製造之初可以保持較大的統一性，電池標準化難度不大，而且在車電分離、電池租賃模式下，運營公司購車、用車成本都有可能降低。
“促進換電模式發展，首先要加速電池的標準化。”中國汽車工業協會秘書長助理兼技術部部長王耀說。
國家新能源汽車創新工程專家組組長王秉剛認爲，公共領域應依據不同車輛的需求，合理佈局充換電設施。“換電模式下一步怎麼發展，要從實際出發。同時，我們如果要大規模發展換電，一定要解決好標準化的問題，例如實現大家共用換電站，減少土地的佔用。”王秉剛說。