新能源汽车电池三问：安全？标准化？污染隐患？
编者按
新能源汽车是否安全？动力电池能否实现通用？废弃电池将流向何方？这三问不仅是当下消费者最为关心的问题，也是横亘在新能源汽车产业发展之路上的三大难题。在我国新能源汽车发展的关键期，将安全作为新能源汽车产业链的安身立命之本、以标准化实现资源集约、未雨绸缪防范环境污染，是我们的产业答案。
退役电池或带来“爆发式污染”
□记者 周强 孙飞 吴涛 广州报道
当新能源汽车“爆发式增长”时，作为产业的重要一环，退役动力电池的回收却暗藏风险。业内人士指出，到2020年我国动力电池累计退役量约20万吨，其中相当比例流入小作坊等非正规渠道，带来安全和环境隐患。
大量退役动力电池流入“黑市”
随着汽车智能化、网联化成为行业共识，“智能汽车大战”异常火热。拼抢入口端“船票”的同时，新能源汽车生命周期末端的处理再利用，却乱象频频。
在“价比三家”后，近期，一位新能源车主以1万多元的价格，售卖了自己新能源汽车的电池。一位二手车市场工作人员对记者说，这些废旧动力电池仍有较大经济价值，不少流入拆车厂及小作坊，大多没有专业的电池分解设备。
中国汽车技术研究中心数据显示，2020年我国动力电池累计退役量约20万吨（约25GWh），2025年累计退役量约为78万吨（约116GWh）。
为保障动力电池回收，工信部2018年发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，要求汽车生产企业应承担动力蓄电池回收的主体责任。2018年至今，共27家企业进入工信部符合“新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件”的名单，俗称“白名单”。
不过，在多重因素作用下，退役的动力电池大半没有流入正规渠道，反而被一些无资质、环保成本低的小厂“高价”抢购走了。“因为成本制约，很多正规车企和电池处理企业都存在报废动力电池回收难的困境。”北京理工大学深圳汽车研究院副研究员张哲鸣说。
“各大主机厂都在开展电池回收业务，但主机厂真正回收到的退役电池并不多。”广汽集团总经理冯兴亚说。
而金澳集团董事长舒心则表示，消费者对电池回收的渠道信息不了解，主动上缴退役电池的动力不足，导致大量退役电池未进入回收环节。
避免“爆发式增长”带来“爆发式污染”
新能源汽车动力电池的安全回收利用事关重大。有专家表示，1块20克质量的手机电池可使1平方公里土地污染50年左右，更大更重的电动汽车动力电池，含镍、钴、锰等重金属，电解液中的六氟磷酸锂在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质，或对环境带来更大威胁，但当前动力电池回收市场仍存在多重难题。
首先，行业不规范导致“劣币驱逐良币”。格林美股份有限公司是27家“白名单”企业之一，公司副总经理张宇平说，正规企业的规范投入、环保投入占不少成本，而非规范企业、小作坊在这方面几乎是零投入，可以用更高的价格买走电池，形成行业的不公平竞争。
退役动力电池仍有不小价值，如5万元的动力电池退役后还价值上万元。记者在闲鱼平台上搜索发现，一款标价数千元的二手磷酸铁锂电池，有156人“想要”。
综合电池交易服务平台“电池之家”的产品经理简义晖说，当前动力电池回收主要是卖方市场，卖方多数希望价高者得，而非企业是否正规有资质。
其次，电池回收收集难。电动车售卖后物权发生转移，难以对电池回收进行强制规定。同时，报废动力电池货源分散，国内还没有建立起完整的电池回收体系，废旧电池统一收集存在难度。长途运输的高成本，也给车企及回收企业回收废旧电池带来困难。
第三，政策制度有待完善。一些业内人士表示，虽然国家相继颁发了一系列法律法规，但具体的实施细则并不是很明确，企业在实际经营中存在困扰。
动力电池的回收乱象，无疑带来了巨大的环境污染隐患。张哲鸣说，在动力电池拆解破碎、有价金属提取过程中，一些“小作坊”不对产生的废气、废液、废渣进行处理，甚至任意排放。因为技术不到位，废旧电池资源化利用效率低，存在资源浪费，在拆解过程中还存在爆炸风险。
张宇平认为，我国在2015年后迎来了新能源汽车热潮，一般动力电池会在5年至6年后退役，在未来几年行业将进入发展“高峰期”，新能源汽车爆发式增长带来的安全和污染威胁需要引起重视。
“绿色出行”更要“绿色更新”
今年的政府工作报告提出，要加快建设动力电池回收利用体系。业内人士认为，近年来我国新能源汽车行业发展迅猛，但目前动力电池的回收网络还不健全，应建立由车企、电池企业、回收企业、物流企业等协同联动的回收矩阵，提高电池回收率，为推动新能源汽车这一战略性新兴产业快速发展夯实基础。
基于此，应建立电池从“生”到“死”的全过程可追溯体系。舒心认为，动力电池回收行业的发展，电池的流向管控至关重要，建议利用区块链技术建立国家级的动力电池管控信息系统，做到全程可追溯。
张宇平说，当前回收利用主要有两种方式，一是动力电池梯级利用，二是再生利用。例如，电池容量在40%至80%以上时，可供其他行业二次使用；当电池容量在40%以下时拆解电池，回收原材料。但从实际情况来看，每台新能源车的使用情况不同，回收的电池品质参差不齐。他建议，有关部门应加强引导，同时企业加强研发投入，扩展新能源汽车动力电池梯级利用的应用场景。
不少业界专家还建议，完善标准，规范秩序。比如，动力电池的回收利用，需要强化生产者责任延伸制；同时，加强对动力电池非法拼装、简易拼装的打击力度，对动力电池回收的安全、环保问题进行规范，明确高压线。
“只有建立完整、高效的电池回收体系，才有可能真正解决电池回收难问题。”张哲鸣说。
用技术创新确保电池安全
试，而且可以做到只冒烟、不起火，让811电池包的安全水平远超国标要求。”该负责人说。
实际上，安全是所有车企的“生命线”，各车企都采取了多种措施确保安全。例如，上汽乘用车负责人介绍，他们的电池严格按照“美国安全标准UL-2580”和“ASIL D汽车电子电气最高安全等级”设计，达到IP67和IP69K双重防水等级；还拥有第二代EDU智能电驱变速箱、绿芯90kW高效永磁同步电机、第二代HCU混合动力中央控制器等先进技术，能给到用户安全保障。
创新技术将确保电池安全
近几年，多家车企和动力电池企业通过技术创新大大提高了新能源汽车的安全性。
“我们将来的电池会非常安全，可以生产‘不燃烧的电池’，有些电池正在往这个方向努力，比如比亚迪公司的刀片电池。而且大家都在研发固态电池，等固态电池技术成熟并大规模推广后，火灾基本就不会再发生了。”国家新能源汽车创新工程专家组组长王秉刚说。
2020年，比亚迪推出刀片电池。比亚迪品牌及公关事业部总经理李云飞介绍，刀片电池的体积比能量密度提升了50%，通过了行业内最严苛的针刺试验，把电动车安全提升到一个新高度。同时，刀片电池具有出色的循环性能，使用寿命达到百万公里，不含镍、钴等稀少的金属。
奇瑞汽车相关负责人表示，目前正在开发新一代的半固态电池，通过独特的微电芯结构设计，减缓了短路时内部隔膜受热收缩率；同时工艺过程减少了毛刺和金属颗粒的污染，降低了电池发生内短路的风险；通过新一代半固态厚电极的创新设计，减少了非活性材料的使用，提升了锂离子电池的能量密度，能量密度可达到300Wh/kg以上。
“安全性是靠设计、制造和使用的全流程来保障的。”王耀说，今后应在整车设计上努力提高安全设计技术水平和电池热管理的安全裕量；要在制造工艺上保证材料纯度、维护校准生产设备、提高工艺精度和一致性；要在测试验证中足额足量保证设计定型和可靠性耐久性试验进度；要在车辆充电使用、维修保养环节加强产品生命周期管理与质量回溯，通过多种措施确保安全。
纯电动汽车已经成为我国新能源汽车发展的主流，与此同时，安全问题也成为许多消费者关心的重点。
被推上风口浪尖的特斯拉，一波未平，一波又起。日前，广州增城一辆特斯拉在东江大道北撞上右侧水泥墙后起火自燃，再次引发了舆论和公众对纯电动汽车安全的担忧。
但数据显示，整体来看，新能源汽车火灾事故比例远低于传统燃油车。
“2018至2019年，相关部委开展了新能源汽车火灾事故的专门调查，发现我国每万辆新能源汽车发生火灾事故约0.8起，但连续几年，每万辆传统燃油车发生火灾事故在2.2起至4起之间。”中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华说，因此应该对新能源汽车的安全性充满信心。
新能源汽车国家监测与管理平台数据显示，新冠肺炎疫情发生前，2019年我国新能源汽车着火事故率是0.049‰，而根据公安部等有关部门公布的数据，传统燃油车的年火灾事故率约为0.1‰至0.2‰。
“而且，我国的新能源汽车着火事故率显著低于国外的事故率。”中国汽车工业协会秘书长助理兼技术部部长王耀说。
保证电池安全需从系统安全着手
电池、电控和电机是新能源汽车核心的三电系统，大多数起火事故主要由三电系统故障导致。
“随着市场上长续航里程车型的大量上市，采用高能量密度的三元电池成为市场发展的一个重要方向。从已报道的大部分新能源汽车火灾事故分析来看，这些车辆大多采用了三元材料体系。”王耀说。
那么，三元电池的安全性是否无法得到保证呢？答案并非如此。
“如今新能源汽车的安全问题，已经由单纯的电池安全逐渐转到系统安全层面，通过全系统各类安全措施去提高安全性，能够实现三元电池安全问题在一定程度上的可防可控。”王耀说。
从2017年开始，宁德时代已经连续四年卫冕全球动力电池装机量冠军，在宁德时代看来，电池安全是一项系统工程，贯穿于电池的整个使用过程中。
该公司负责人介绍，材料方面，宁德时代已开发出高稳定性正极材料和高安全电解液，电池耐高温边界提高了40℃。电芯方面，设计了高集成的防内短路电极，大幅提升极端情况下的强鲁棒性。电池管理系统方面，可基于电池的物理化学特性，精确掌控温度、电压、电流等安全边界，第一时间识别风险并预警。
“宁德时代研发的自隔离安全技术，可以有效防止热扩散，这项技术使811三元电池系统不仅可轻松通过热扩散测
□记者 李唐宁 余蕊 北京报道
在新能源汽车保有量快速增长的背景下，补能效率较高的换电模式快速“热”了起来。已有多家企业表示，将开展换电模式的研发及布局。专家认为，标准化是换电模式发展亟待突破的瓶颈问题。
多家车企布局换电模式
在近日举行的2021年上海国际车展上，换电运营企业奥动新能源展示了如何以新一代技术实现多品牌车型共享换电，并在现场进行了20秒换电实车演示。近年来，还有多家企业进军换电市场，换电模式似乎已经开启了“竞速”阶段。
记者初步统计，东风、蔚来、北汽、长安、上汽、吉利、宇通客车、国金汽车、南方电网、中国石化等相关企业相继表示将布局换电模式。根据中国充电联盟的数据，截至2021年3月，全国已投入运营换电站613座，其中奥动新能源307座、蔚来192座、杭州伯坦科技164座。蔚来还计划在今年之内，将该公司全国换电站的总数量增加到500座。
宁德时代相关负责人对记者表示，该公司已携手蔚来推出车电分离模式，并在此基础上推出BaaS（电池租用服务）业务，目前正在构建基于车电分离模式下的电池租购、换电运营、梯次利用回收等，打造电池全生命周期服务闭环。
江铃汽车股份有限公司副总裁刘淑英认为，换电模式是电动汽车充电模式的补充，目前还处于推广初期，主要用户为高端车型及运营车辆。“江铃汽车也会陆续推出换电车型。”刘淑英说。
业内专家分析认为，2019年下半年以来，国内新能源汽车销量增速放缓，补贴大幅度退出，导致当前制造成本难以消化，整车销售价格仍然偏高。同时，由于充电基础设施效率不足、自有停车位欠缺、电网扩容难度较大等，充电桩建设不及预期，于是车电分离的换电模式更加受到关注。
换电模式既存在优势也面临困难
事实上，换电模式之所以能引起关注，根源还在于其相较于充电模式的独特优势。
“让整车和电池彻底分开，可以给用户带来非常巨大的好处。”上海蔚来汽车有限公司电源管理副总裁沈斐表示，换电模式下，用户不用担心电池衰减和寿命问题，将来可以充分享受电池升级技术带来的红利。
“蔚来到目前为止已经销售了超过10万辆车，在70%的用户有家庭充电桩的前提下，用户已经累计换电200多万次，每个用户平均换电20次。这说明用户换电的频率还是比较高的，也说明用户很认可换电的模式。”沈斐说。
换电模式给消费者最直观的感受可能是新能源汽车价格的下降。目前，电池成本约占到电动车成本的25%至40%。宁德时代相关负责人表示，通过换电模式实现车电分离，可使电动车购置成本低于同级别的燃油车，解决买车贵的问题；换电模式可采用小电量电池包，电池租赁费加上电费的成本为同等级燃油车的1/3至1/4，可有效降低使用成本。
不仅如此，换电模式下电池充电时间较为灵活，可以更好配合电网运营，甚至可能进一步发挥调峰作用，降低电费成本、提高用电效率。
不过，换电商业模式也存在亟待突破的瓶颈，其中，标准化成为最大难题。
“电池要做到全行业标准统一，阻力太大了。”有业内人士直言，目前国内换电模式没有形成统一格局，车企之间的电池技术、标准和规格千差万别，换电站建设也处在“单打独斗”阶段，电池大规模流通存在障碍。同时，换电站运营成本高、回报周期长等也是令投资人担忧的问题。
推广换电模式需推进标准化建设
那么，换电模式会成为新能源汽车发展的主流吗？政策层面上，《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》指出，“鼓励开展换电模式应用”。
专家表示，换电和充电应该是细分市场的差异化选择，而不是体系内的对抗。预计换电模式在运营端可能会持续壮大，在消费者端还需要不断探索，未来一段时间内，可能会以充电为主，换电为辅。
“不应把换电模式和充电模式对立起来。”沈斐建议，用户密度相对比较大的地方，或者是高速服务区等用户对时间要求比较高的地方，可以做换电站。“而用户停留时间比较长的地方，如小区或者写字楼，该建充电桩的还是要建充电桩。”他说。
专家表示，换电技术现阶段更适合作业时间长的运营车辆，比如出租车或者网约车。这些车辆在设计制造之初可以保持较大的统一性，电池标准化难度不大，而且在车电分离、电池租赁模式下，运营公司购车、用车成本都有可能降低。
“促进换电模式发展，首先要加速电池的标准化。”中国汽车工业协会秘书长助理兼技术部部长王耀说。
国家新能源汽车创新工程专家组组长王秉刚认为，公共领域应依据不同车辆的需求，合理布局充换电设施。“换电模式下一步怎么发展，要从实际出发。同时，我们如果要大规模发展换电，一定要解决好标准化的问题，例如实现大家共用换电站，减少土地的占用。”王秉刚说。