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谁为动力电池“老龄化”埋单

发布日期:2024-04-02 17:44浏览次数:284


 动力电池一向被称为新能源汽车的“心脏”,其寿命也一直是从消费者到企业所高度关注的问题。

“未来8年将有1940万辆新能源汽车电池质保到期,解决电池寿命问题刻不容缓。”近日,在中国电动汽车百人会论坛(2024)上,蔚来汽车董事长兼首席执行官李斌在发言中点到了这一行业痛点,他认为,如果这一问题得不到妥善处理,将来可能需要为此耗费巨大的成本。如何延长动力电池的寿命,以及妥善处理电池“老龄化”带来的问题,成为当前行业需要共同应对的挑战。

换电池与换车谁划算    

“厂家标注的新能源汽车动力电池质保时间一般是8年12万公里。”车主林平说,他的电动汽车已经使用7年,接近质保期。不过,林平却并不太担心后续的使用,他告诉记者,他的电动汽车续驶里程和新车相比相差不大,因为平时只上下班时用车,其他时间基本都停放在车库,电池损耗较小。

不过,也有一些新能源车主感到动力电池有些“力不从心”了。“我的纯电动汽车已经开了6年,平时跑业务、假期自驾游,使用较为频繁,里程数也超过10万公里了,现在感觉充电后的续驶里程明显下降,或许电池应该更换了。”车主张燃向记者表示。

根据国家标准,电池容量衰减到原值的80%就被视为寿命终止。在记者采访的消费者中,有的表示电池容量还在80%以上,但也有不少老车主表示已经低于80%了。

我国新能源汽车补贴政策从2010年开始施行,不过当时买电动汽车的人并不多,电动汽车销量大幅增长开始于2015年,2018年进入快速增长期,国内新能源汽车产销量均于这一年首次突破100万辆。这也意味着,按照动力电池质保8年12万公里计算,越来越多的新能源汽车动力电池进入更新期。进入更新期后是换车还是换电池就成为摆在消费者面前的一道难题。

“我现在也在思考,换电池划算还是换车划算……”张燃告诉记者,当时买车的时候总价为15万元,现在更换电池组约需10万元左右。所以,究竟换车还是换电池,他也在犹豫。

“我觉得还是要看具体情况。”车主林平说,如果觉得电池价格太高、车型较旧,即使换了电池也有可能在2~3年内换车的话,不如直接换辆新车。但是,如果短期并没有换车的打算,那么电池价格较高也值得换。当然,如果换电池成本较低,如花2万~3万元就能更换全新电池的话,换电池显然更划算。

上海车主苏欣有更多顾虑,她的电动汽车已经使用了8年,她担心除了换新电池,电源管理系统是不是也要换。“据说现在的电池性能更好了,旧车原有的电源管理系统可能会限制新电池优势性能的发挥。如果电源管理系统要一起换,必然也会增加电池系统更换的成本。”苏欣说。

“旧车与新电池估计难以匹配,所以我考虑直接换新车。”车主丁海洋做了一番比较后最后决定。作为购买新能源汽车超过10年的车主,丁海洋最近去经销商和维修店打听了关于换电池的问题,各方给出的答复均是:10年以上的车型,基本找不到原装电池了。因为这些年来每个新能源整车厂家和动力电池厂家设计、制造的电池包的尺寸、外形、电量甚至做工都不一样。“维修店说现在至少有数百种规格的电池包,但10年以上的新能源车型电池包已经不好找了,如果实在要换可以和电池厂家协商定制,但定制的成本肯定较高。”丁海洋说。因为担心价格和定制电池的质量,所以他决定直接换车。

“之前有过一辆车龄8年的新能源汽车,去年换购了一辆新车,感觉电池的动力性能明显不一样了。”消费者袁小彬说,数年前生产的电动汽车续驶里程有限,大多在250~450公里之间,而现在的电动汽车续驶里程大多在500~800公里之间,甚至超过1000公里。从使用体验来看,8年前的电动汽车续驶里程衰减较快,使用1年后续驶里程就开始下降,3年后下降更明显,5年后只能勉强使用,还不太敢用快充,怕伤害电池。但现在生产的电动汽车,动力电池性能充足,驾驶1年基本感觉不到变化。

“最理想的情况是,厂家提供终身质保。”消费者梁冰认为,现在厂家对动力电池提供终身质保的还比较少,如果多数厂家都能提供终身质保,消费者就不会再为究竟是换车还是换电池焦虑了。从另一个角度看,提供终身质保,也会在一定程度上督促厂家研制寿命更长、性能更好的动力电池,这也减少了厂家的换电维修成本和服务费用,其实是“双赢”的做法。

消费者之所以对更换电池耿耿于怀,根本原因还在于更换成本太高。有调研报告显示,以上汽通用五菱Air ev晴空车型为例,新车价格为6.58万元,更换电池则需要5.85万元。更夸张者,某电池容量为96.1kWh的一款纯电动车型,更换电池费用高达23.3万元。混动车型同样如此。电池容量在40kWh左右的两款增程车型,更换电池费用在8万元以上。即使是电池容量不超过30kWh的混动车型,更换电池的费用也接近6万元。对此,车主张燃提出疑问:既然整体更换成本较高,能不能只更换其中损耗较大的一部分?

“这又会衍生出一系列新问题。”华东汽车新材料技术研究院研究员林澍文表示,这需要对电池组进行检测,但目前除了几家企业可以检测电池外,还没有官方指定面向全社会的检测服务机构。因此,到哪里去检测、检测的准确性、检测后的价格估算,以及谁来承担更换部分电池的业务都是问题。如果不是生产厂家,其他维修企业是否被允许拆解电池包,更换的部分能否匹配等,也都是需要解决的问题。

多重因素影响电池寿命    

“未来8年将有1940万辆新能源汽车电池质保到期。”李斌的这句话道出了电池寿命的重要性。那么当前动力电池寿命几何?影响动力电池寿命的因素又有哪些?

“新能源汽车动力电池寿命与材料、结构、技术进步等因素都有关系。”北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁向记者表示,动力电池的寿命一般分为充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种,通常所说的寿命指的是循环寿命。目前在用份额最大的两种动力电池中,今年1~2月磷酸铁锂电池装车量占比61.1%,三元锂电池装车量占比38.9%。综合包括技术进步等多种因素看,磷酸铁锂电池循环寿命已经从之前的800~1200次增加到2000次以上;三元锂电池的循环寿命也从之前的800~1000次增加到1500~2000次左右。此外,目前应用较少或较新的电池品种中,如石墨烯电池理论循环寿命在1000~3000次左右,全固态电池理论循环寿命可达6000次以上,钛酸锂电池据称理论循环寿命更是高达2万次以上,但这些电池品种目前都缺乏大规模实际应用数据来验证。

林澍文告诉记者,动力电池的寿命不仅取决于技术,还与是否安全使用、是否频繁使用,以及是否在高温等恶劣环境下使用、电池是否受到物理撞击等因素有直接关系。这也是有的动力电池过了质保期仍然衰减不多,有的则几乎要报废的原因所在。林澍文表示,通常情况下,动力电池充电的适宜温度为0℃~45℃,应尽量不要在极限温度条件下充放电。值得注意的是,早期的电动车型因为技术等原因,即使可以使用快充也要减少快充次数,因为快充时的大电流会缩短电池寿命。而如今一些新车型则实现了技术优化,快充并不会影响电池寿命。

吉林大学汽车工程学院教授李明介绍了电源管理系统(BMS)对电池寿命的重要性,他指出,BMS负责监视和调节电池的充电和放电状态,并可以在充电时使电力分配变得更加智能。其中,集中式BMS拓扑结构将电压和温度采集模块集成在一个主控板上,采集模块和主控模块的信息并实现交互;分布式BMS则是由一个主控板和多个从控板组成,从控板负责对每一个电芯进行电压检测、温度检测等,主控板负责接收数据,并进行电池系统的状态评估、充放电管理、热管理以及与整车通信等。两种架构各有特点,有观点认为分布式BMS更符合新能源汽车高压充电,也有利于保护电池,减少对电池寿命的影响。

行业企业开“卷”有益    

随着动力电池大规模“老龄化”的到来,如何延长动力电池的寿命,以及妥善处理电池“老龄化”带来的问题变得越来越重要。而这也成为相关企业“内卷”的另一个方向。

3月14日,蔚来汽车与宁德时代签署合作协议,将合作研发长寿命电池。李斌认为,目前的行业现实是,动力电池循环寿命低于整车可行驶里程。通常整车可行驶里程可达100万公里,但是电池循环寿命对应的估算里程只能达到24万公里,电池日历寿命低于汽车用户实际用车年限。也就是说,新能源汽车平均使用年限可以达到15年,但是当前行业对动力电池平均质保年限只有8年。所以,要开发长寿命电池来破解电池“寿命焦虑”。

据了解,蔚来汽车与宁德时代双方合作的目标,是动力电池寿命达到国家规定质保期限的近1倍,即15年里程无忧,电池寿命终止健康度(SOH)不低于85%。蔚来方面认为,为避免越来越多电池寿命焦虑带来的后续成本负担,只有采用“长寿命电池+换电运营”模式,蔚来才可以让运营成本显著下降,达成精细化运营,降低过了质保期后的电池因衰减而产生的高昂更换成本。

事实上,已经有越来越多的新能源车企、动力电池企业开始开发长寿命动力电池。日前,广汽埃安旗下的因湃电池科技有限公司宣布,将推出一款有150万公里超长寿命的新型动力电池“因湃电池”。还有的企业也在紧锣密鼓开始布局长寿命电池的研发。

“众多车企纷纷入局开发长寿命电池,这种态势和探索对于产业发展有着积极的意义。”其鲁表示,这既表明动力电池寿命已经逐渐成为制约新能源汽车产业发展的一个重要因素,也表明企业已经意识到这一问题并开始采取行动解决这一问题。他认为,打造长寿命电池,不仅能减少电池更换的频率,也有助于降低电池长期使用成本,还有可能推动传统燃油车向新能源汽车的加速转换。同时,他提醒,长寿命动力电池的开发依然要遵循安全可靠的宗旨,且要从各个环节降低成本,才能给企业和消费者带来更多便利和实惠。

林澍文认为,开发长寿命电池正在成为新能源汽车产业发展的刚需,相关标准必须跟上。一方面,制定符合国情和产业实际的长寿命电池新标准已经迫在眉睫,如同新能源汽车产业发展的其他领域一样,在产业热度不断升温的情况下,长寿命电池的标准法规制定也应该引起各方面的高度重视。另一方面,现行标准的修订势在必行。现有的动力电池标准都是基于早期产业现状制定的,包括质保8年12万公里,也是2015年制定完成,2016年开始实施的。如今动力电池从材料、工艺到性能、寿命都在不断提高,如果依然使用多年前的标准,对于行业发展就失去了标准、规定应有的意义。从现有产业技术水平和行业企业意见看,动力电池长寿命标准应以15年为宜。

“开发长寿命电池,对于新能源汽车产业链都有重要价值。”李明强调,在当前推动新能源汽车产业发展、促进新能源汽车消费,以及鼓励汽车以旧换新的政策大背景下,长寿命电池对于新能源汽车产业和市场都会带来更为明显的拉动作用,消费者购车更放心,市场销量也会相应增加。同时,对新能源二手车的发展也有不容忽视的支撑作用。对于新能源二手车交易而言,电池寿命是消费者和二手车商最为关注的,长寿命电池的普及会让二手车交易更顺畅,交易量也会增加,从而又会促进以旧换新,形成良性循环。因此,加快长寿命电池的研发,在多个维度上都是利好。

 

回收的机遇与挑战    

 

妥善处理老旧电池是随着电池“老龄化”浪潮到来不可忽视的另一问题。

“这既是机遇,也是新的挑战。”其鲁表示,随着早期销售的新能源汽车逐渐到达质保期限,动力电池正陆续进入回收利用阶段。数据显示,2018年,国内新能源汽车保有量为261万辆,截至2023年末,我国新能源汽车保有量已达到2041万辆。与之相应的是,数量庞大的动力电池正在涌入回收行业。

有机构预测,到2025年,我国动力电池退役量将达82万吨;2028年后,将超过260万吨,届时大规模动力电池“退役潮”或将到来。在2030年前后,动力电池回收行业市场规模或将达到千亿元。对此,从动力电池企业到相关资源回收利用企业都在抢抓机遇,抢滩这一蓝海市场。同时,政策端对动力电池回收利用的支持力度持续加大,四川、广东、安徽、福建等地陆续出台了相关支持政策。

“动力电池退役量正在大幅增加,仅2023年就达到56万吨。”北京赛德美资源再利用研究院有限公司董事长赵小勇向记者表示,面对动力电池回收这一巨大市场,除了有资质的正规回收企业,也有部分不具备条件的小作坊浑水摸鱼,扰乱了市场。为了整顿规范动力电池回收市场,国家主管部门推出了“白名单”制度,至今入围“白名单”的已经有100多家回收企业。

林澍文表示,动力电池进入回收及报废拆解阶段后其利用价值仍然很高,其中正极材料中的锂、镍、钴、锰等高价值金属化合物,其成本占比高达51%,也是回收阶段价值含量最高的部分,所以,规范动力电池回收市场十分必要。目前存在的另一问题是,虽然整车厂承担回收责任,但还需要车主配合才能实现有效回收,这需要出台政策,明确相关责任和回收流程,才能形成有效的回收利用体系。林澍文建议,加强与产业实际相适应的动力电池回收标准、法律法规和监管体系建设,制定相关政策明确企业的回收责任和义务,并建立统一的回收渠道和管理平台,确保电池的规范回收和处理,这需要企业、行业组织和主管部门共同研究推进。

“打通动力电池全生命周期的各个环节,利在多方。”李明认为,以技术、标准去破解动力电池现实之困,开发安全无忧的长寿命电池,是行业和消费者共同的呼唤,而引导寿终正寝的电池最终进入回收利用阶段,也是建设绿色低碳社会的需要。只有多方携手、多措并举解决动力电池“老龄化”的一系列问题,才能让动力电池真正成为新能源汽车强有力的“心脏”,也才能让新能源汽车成为人们美好生活的标志之一。