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811电池与电动车安全性：盲目追求高续航的“坑”

最近 ， 广汽新能源AionS连续两起自燃 ， 再次把电动汽车的安全问题推上风口浪尖 。 而争论的焦点也开始从事件本身逐渐转移到AionS搭载的811电池的安全性 。
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【811电池与电动车安全性：盲目追求高续航的“坑”】在广汽AionS上市之初 ， 汽车圈就有观点认为 ， 以搭载高能量密度的811电池大幅提升续航里程的做法稍显激进 。 为何说略显激进呢？要想搞清楚这个问题 ， 我们需要先了解什么是811电池 ， 以及什么是622电池、什么是523电池 。
一般来说 ， 三元锂离子电池组的基本组成结构 ， 是以镍钴锰、或者是镍钴铝作为正极材料 ， 以锂作为负极材料 ， 通过动力电池组中的锂化物电解液实现正负极间的电子交换 ， 从而实现充放电的过程 。 整个动力电池组内部 ， 是由液体构成的 。
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由于正极往往采用三种元素 ， 这种动力电池我们称之为三元锂离子电池组 。 而长城汽车旗下的蜂巢能源在不久前发布的无钴电池 ， 从本质上来看也是三元锂离子电池组中的一种 ， 只是用钇元素取代了正在日趋枯竭的钴元素 ， 从而形成的一种全新的三元锂离子电池组的构型 。
这里讲到的811电池 ， 就是动力电池的正极材料 ， 按照镍钴锰含量的占比而定义的一种高能量密度的电池 。 811 ， 也就代表着在动力电池的正极 ， 镍含量占80% ， 钴含量占10% ， 锰含量占10% 。 以此类推 ， 在811电池之前被广泛运用的622三元锂离子电池 ， 三者的占比也就是60:20:20 。
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在三种构成三元锂离子电池组的元素构成里 ， 镍含量高低决电池组的能量密度 ， 镍的占比越高 ， 动力电池组的能量密度越大 ， 在相同的体积下能够带来的电动车续航里程也会更长 。 但镍的含量越高 ， 电池组的充放电稳定性就会越差 ， 所以完全以镍来构成电池组的正极 ， 那么整个充放电过程就会变得完全不可控 。
于是 ， 在充放电过程中 ， 就需要锰或者是铝来保证电池组的充放电稳定性 。 其中 ， 锰元素的稳定性又会比铝更好一些 ， 所以被广泛的运用在当下的新能源动力车型上 。 而镍钴铝电池的主要用户 ， 则是特斯拉 。
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而在充放电过程中 ， 钴或者蜂巢能源采用的钇在起到的是一个基础结构的作用 ， 让镍元素和锰元素附着在其中 ， 从而形成一个稳定的化学肽 ， 保证三元锂离子电池组可以正常的实现充放电 。
换句话说 ， 锰和钴的占比与电池组的稳定性成正比 ， 和电池组的能量密度成反比 ， 和车辆的续航里程成反比 。
在一个稳定的三元正极结构中 ， 如何在能量密度和充放电稳定性之间寻找平衡 ， 其实就是811电池、622电池等各类三元锂离子电池在开发过程中所要考虑的主要问题 。
相比于622电池 ， 811电池的镍含量更高 ， 能量密度更大 ， 而与之对应的充放电稳定性自然也就会越低 。 尤其是在经过一段时间的频繁充放电 ， 以及外力的撞击或者是其他不可预见的影响下 ， 就存在着较高的自燃的风险 。
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目前811电池组所构成的正极构型 ， 也基本上达到了传统三元锂离子电池的能量密度极限 。 要再往上去增加电池组的能量密度 ， 就需要去考虑改变这种电池组结构的构型了 ， 或者是像比亚迪的刀片电池那样 ， 通过压缩单一电池组单元的体积 ， 来实现体积占有率的提升 ， 在物理的层面上实现体积能量密度的增加 。
总而言之 ， 三元锂离子电池组的这种构型在发展到811电池的阶段之后 ， 能量密度基本上已经到了瓶颈 。
而且就如同前面一直在讲到的那样 ， 镍含量的增加对应的锰含量的降低 ， 也必然会导致电池稳定性的弱化 ， 电池组整体的均衡性也进入到瓶颈阶段 。 而更令人头疼的是 ， 现在地球上已探知的钴元素已经不多了 ， 按照现在的节奏发展下去 ， 最快到2026年 ， 已探知的钴元素就枯竭了 。
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除能量密度和稳定性之外 ， 目前困扰新能源车普及的另一个重要因素还在于充放电的时间上 。 这其实也是一个和能量密度以及稳定性息息相关的参数 。
从使用的角度来看 ， 充电时间越短 ， 放电时间越长才是符合实际使用需求的 。 而现有的以锂化物电解液为主的电子交换 ， 是很难做到快速充电的 ， 尤其是在稳定工况下实现的快速充电 。
从最近的几起新能源车充电自燃的事故来看 ， 发生的情况都是出现在使用公共充电桩直流快充的模式下 。 像811电池这样的高密度三元锂电池 ， 最安全也是最合理的充电模式是220V交流慢充 ， 但不巧的是 ， 绝大部分的车主在使用它的时候 ， 都是选择直流快充 。
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必须承认 ， 直流快充是目前所有电动车的真实使用场景；与此同时 ， 提升电池组的能量密度 ， 增加续航里程也是电动车企业在推出新产品时着重考虑的性能 。 而在这个背后 ， 其实反映出来的就是眼下的纯电动车 ， 大部分的已经脱离其实际的使用场景 ， 或者说脱离了汽车使用的基本诉求 。
车文驿认为 ， 一辆电动车的定义 ， 应该是以电动机的恒功率恒扭矩优势带来更好的驾驶感受 ， 以一种和燃油车截然不同的驾驶体验来吸引到消费者的关注 。 然后 ， 才是续航里程绿色环保这样的衍生价值 。
对上述这一“逻辑” ， 特斯拉做的就会比国内新能源汽车单纯的去强调续航里程高级得多 。 特斯拉成功的为它的目标客户打造了一个合理的城市用车场景 ， 以及一种截然不同的智能化交互体验 。 所以 ， 特斯拉的用户 ， 很少会去注意它用了什么样的电池 ， 续航里程有多少 。
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同样 ， 长城汽车旗下的欧拉品牌的定位也很讨巧 ， 它以短途的城市通勤小车锁定城市用户 ， 用短途的场景和灵巧的车身优势 ， 避开现阶段下电动车“续航里程”的短板 ， 也收获了成功 。
一定角度上说 ， 电动车要做的 ， 不是让电池和电动机去模拟内燃机 ， 而是要发掘和内燃机的不一样产品价值——这才是真正的比续航里程更重要的关键点 。
注：图片源自网络


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