電芯被爆存缺陷特斯拉陷多重危機(jī)
近期，特斯拉麻煩不斷，從電芯到整車再到工廠都被爆出了一系列的問題。
日前，特斯拉前技術(shù)部門員工Tripp爆料稱，特斯拉電池工廠在生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在嚴(yán)重缺陷，生產(chǎn)的電池產(chǎn)品并不完善，很可能會(huì)威脅到駕駛員的生命安全。
Tripp在Twitter上發(fā)布數(shù)十張照片和文字稱，特斯拉將被刺破的電池重新封裝以次充好裝入了數(shù)百臺(tái)Model3中，并披露了一些涉及到殘次電池車輛的VIN碼，稱上述汽車就可能裝配了被刺破、擁有凹陷或是破損的組件。
不過，對(duì)于這個(gè)驚天爆料，特斯拉在卻一份聲明中表示：“就像我們之前強(qiáng)調(diào)的那樣，這些說法是錯(cuò)誤的，特里普甚至對(duì)他自己所謂的安全聲明沒有任何了解。任何一輛Model3都沒有使用過破裂有損壞的電池，所有的VIN都經(jīng)過了電池安全驗(yàn)證，任何一輛Model3都不存在電池安全性問題。”
為了證明自己的電芯沒有安全事故，特斯拉還申請(qǐng)了一項(xiàng)新專利，通過隔離有缺陷的電池芯，防止其對(duì)功能正常的電池芯產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而提高電池的安全性。
不過，電芯安全問題還沒有解決，特斯拉又被曝出其當(dāng)前熱銷車型Model3需要大量返工，產(chǎn)品的首次檢查合格率(FPY)僅14%。
前不久，特斯拉剛剛宣布在第二季度其Model3產(chǎn)能取得了“里程碑”式勝利，Model3周產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)了5000輛的目標(biāo)。然而外媒報(bào)道稱，特斯拉在6月最后一周達(dá)到其關(guān)鍵生產(chǎn)目標(biāo)，但單周生產(chǎn)的5000輛Model3汽車中有4300多輛需要返工，產(chǎn)品的首次檢查合格率(FPY)僅14%。
同時(shí)也有多位車主表示，他們的Model3才剛提不久就出現(xiàn)了包括系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向信號(hào)、互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)零部件出現(xiàn)問題不得不返廠維修，這也之間驗(yàn)證了外媒報(bào)道特斯拉Model3產(chǎn)品合格率低的問題，這表明Model3在設(shè)計(jì)和制造方面可能存在較大問題，產(chǎn)品還不成熟。
除了電芯存在安全問題和Model3產(chǎn)品合格率低以外，特斯拉的麻煩還不止于此。
8月23日，特斯拉位于美國加利福尼亞州的汽車工廠發(fā)生火災(zāi)，一個(gè)廢料堆被點(diǎn)燃，煙霧沖天，所幸火在造成重大損失前被撲滅。而在過去一年中，特斯拉加利福尼亞州弗里蒙特工廠內(nèi)外已經(jīng)發(fā)生了多起火災(zāi)，這表明其汽車生產(chǎn)工廠在生產(chǎn)管理方面存在重大缺陷。
客觀來看，特斯拉所面臨的麻煩在短期內(nèi)都難以解決，尤其是電芯安全問題對(duì)其影響深遠(yuǎn)，甚至有可能導(dǎo)致特斯拉遭遇重大安全危機(jī)。目前，特斯拉所采用的電芯可以說代表了當(dāng)前鋰離子電池的最高水平，但其一系列事故表明在大規(guī)模生產(chǎn)制造和批量應(yīng)用情況下，依然存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)中國動(dòng)力電池企業(yè)而言也是一個(gè)警醒。
如果中國動(dòng)力電池企業(yè)不重視電芯安全問題而盲目追求能量密度提升和大規(guī)模擴(kuò)充產(chǎn)能，一旦發(fā)生電池安全問題致人死亡的事故，將會(huì)對(duì)中國新能源汽車行業(yè)產(chǎn)生致命打擊。
下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。
1、新型二維柔性鋰電池負(fù)極材料研制成功
8月22日，中國科學(xué)院生物能源與過程研究所消息，青島能源所黃長(zhǎng)水研究員帶領(lǐng)的碳基材料與能源應(yīng)用研究組首次設(shè)計(jì)合成了氟取代的石墨炔二維碳材料，應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極，顯示出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能性能。相關(guān)成果已在線發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》上。
目前已知的二維電極材料往往具有致密的原子排布，這使得鋰離子在層間的傳輸遇到較大的位阻，從而導(dǎo)致較低的功率密度和能量密度。
該研究組在不同基底上制備石墨炔、氮摻雜石墨炔、石墨炔負(fù)載鐵。研究人員更是成功將氟原子引入石墨炔結(jié)構(gòu)當(dāng)中，制備得到新型碳基柔性電極材料，可極大推動(dòng)穿戴智能設(shè)備等所需柔性電池的發(fā)展。通過氟取代，使得石墨炔分子孔道擴(kuò)大，從而具有優(yōu)良的離子傳輸通道;同時(shí)，保留了石墨炔的基本框架和二維平面結(jié)構(gòu)中的共軛體系，使其材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和載流子傳輸特性;尤其是碳氟鍵具有優(yōu)良的循環(huán)儲(chǔ)鋰能力，不僅增加了材料的儲(chǔ)鋰位點(diǎn)，同時(shí)碳氟鍵與電解液具有很好的相容性，可以大大降低界面阻抗，從而提高循環(huán)穩(wěn)定性。
點(diǎn)評(píng)：為進(jìn)一步提高電池能量密度，電池企業(yè)都把硅碳負(fù)極作為下一代負(fù)極材料的首選。但近期市場(chǎng)信息透露，硅碳負(fù)極在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用情況并不理想，電池企業(yè)已經(jīng)放緩甚至停止硅碳的采購和生產(chǎn)。業(yè)內(nèi)人士表示，石墨負(fù)極其實(shí)還有進(jìn)一步提升的空間，同時(shí)也有其他新材料可以優(yōu)化負(fù)極性能，該新型負(fù)極材料或許將得到電池企業(yè)的極大關(guān)注。
2、二氧化硅或能防止鋰電池電極接觸起火
鋰離子電池存在著火的風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)家們想出了一種方法來阻止受損的鋰離子電池著火。
通過使用添加劑與傳統(tǒng)電解質(zhì)，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)有效地提出了抗沖擊電解質(zhì)。在撞擊時(shí)，該改性電解質(zhì)固化，防止電極接觸。當(dāng)用于電池時(shí)，由損壞引起的火災(zāi)的可能性大大降低。
具體作法是通過在添加電解質(zhì)和電池密封之前簡(jiǎn)單地將二氧化硅添加劑注入電池來巧妙地避免這種情況，二氧化硅有助于電池在撞擊時(shí)變硬。這里使用的添加劑是完美的球形，200納米寬的二氧化硅顆粒，懸浮在普通液體電解質(zhì)中，形成膠體。
該研究得到了美國能源部高級(jí)研究計(jì)劃局-能源和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的支持。它將于本周在馬薩諸塞州波士頓舉行的第256屆美國化學(xué)學(xué)會(huì)全國會(huì)議和博覽會(huì)上展出。
點(diǎn)評(píng)：為了防止鋰離子電池?zé)崾Э匕l(fā)生起火，采用固態(tài)電解質(zhì)和導(dǎo)熱硅膠等材料是電池企業(yè)認(rèn)為可行的路徑之一。在電解液中添加二氧化硅這種添加劑，使電解質(zhì)固化防止電極接觸從而降低電池起火的可能，這與直接采用固態(tài)電解質(zhì)存在一些區(qū)別，但依然值得嘗試。
3、本田首次采用液冷散熱系統(tǒng)
據(jù)外媒報(bào)道，本田汽車公司今年推出的2018款Clarity插電式混合動(dòng)力車(PHEV)，其電池組配備了液冷散熱系統(tǒng)，這是該公司首次采用液冷散熱系統(tǒng)，因?yàn)楸咎铿F(xiàn)有的混合動(dòng)力車(HEVs)以及插電式混合動(dòng)力車的電池組采用都是風(fēng)冷散熱系統(tǒng)。
該Clarity插電式混合動(dòng)力車的IPU(智能動(dòng)力單元)由鋰離子(Li-ion)電池組、直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DCconverter)以及ECU(電控單元)組成，用于控制車身地板底下的電池。此外，本田還將電池的能量密度(Wh/L)和能量輸出密度分別增加了110%和40%。因此，本田電池組開始采用液冷散熱系統(tǒng)，散熱效果比風(fēng)冷散熱系統(tǒng)高約250%，可有效冷卻電池組。
具體來說，Clarity插電式混合動(dòng)力車的前格柵內(nèi)部安裝了特殊的散熱器，而且電子水泵給位于電池組下方的水箱供應(yīng)冷卻液。之后，此冷卻液用來冷卻DC-DC轉(zhuǎn)換器，充電器等等。當(dāng)電池組不需冷卻時(shí)(如，電池使用外部電源進(jìn)行充電時(shí))，三通閥會(huì)將冷卻液送往旁路。利用此機(jī)制，包括電池組在內(nèi)的整個(gè)IPU都可有效散熱。
點(diǎn)評(píng)：隨著電池能量密度的提升，電池因碰撞或其它原因引發(fā)的起火風(fēng)險(xiǎn)也不斷提升，因此采用液冷散熱系統(tǒng)在某種程度上可以降低電池安全風(fēng)險(xiǎn)。但是液冷散熱系統(tǒng)非常復(fù)雜，對(duì)整車設(shè)計(jì)要求也比較高，因此并非所有的電池企業(yè)和車企都有把握應(yīng)用這種技術(shù)，也不是所有的車型都需要和適合，否則將會(huì)增加新的安全隱患。
日前，特斯拉前技術(shù)部門員工Tripp爆料稱，特斯拉電池工廠在生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在嚴(yán)重缺陷，生產(chǎn)的電池產(chǎn)品并不完善，很可能會(huì)威脅到駕駛員的生命安全。
Tripp在Twitter上發(fā)布數(shù)十張照片和文字稱，特斯拉將被刺破的電池重新封裝以次充好裝入了數(shù)百臺(tái)Model3中，并披露了一些涉及到殘次電池車輛的VIN碼，稱上述汽車就可能裝配了被刺破、擁有凹陷或是破損的組件。
不過，對(duì)于這個(gè)驚天爆料，特斯拉在卻一份聲明中表示：“就像我們之前強(qiáng)調(diào)的那樣，這些說法是錯(cuò)誤的，特里普甚至對(duì)他自己所謂的安全聲明沒有任何了解。任何一輛Model3都沒有使用過破裂有損壞的電池，所有的VIN都經(jīng)過了電池安全驗(yàn)證，任何一輛Model3都不存在電池安全性問題。”
為了證明自己的電芯沒有安全事故，特斯拉還申請(qǐng)了一項(xiàng)新專利，通過隔離有缺陷的電池芯，防止其對(duì)功能正常的電池芯產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而提高電池的安全性。
不過，電芯安全問題還沒有解決，特斯拉又被曝出其當(dāng)前熱銷車型Model3需要大量返工，產(chǎn)品的首次檢查合格率(FPY)僅14%。
前不久，特斯拉剛剛宣布在第二季度其Model3產(chǎn)能取得了“里程碑”式勝利，Model3周產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)了5000輛的目標(biāo)。然而外媒報(bào)道稱，特斯拉在6月最后一周達(dá)到其關(guān)鍵生產(chǎn)目標(biāo)，但單周生產(chǎn)的5000輛Model3汽車中有4300多輛需要返工，產(chǎn)品的首次檢查合格率(FPY)僅14%。
同時(shí)也有多位車主表示，他們的Model3才剛提不久就出現(xiàn)了包括系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向信號(hào)、互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)零部件出現(xiàn)問題不得不返廠維修，這也之間驗(yàn)證了外媒報(bào)道特斯拉Model3產(chǎn)品合格率低的問題，這表明Model3在設(shè)計(jì)和制造方面可能存在較大問題，產(chǎn)品還不成熟。
除了電芯存在安全問題和Model3產(chǎn)品合格率低以外，特斯拉的麻煩還不止于此。
8月23日，特斯拉位于美國加利福尼亞州的汽車工廠發(fā)生火災(zāi)，一個(gè)廢料堆被點(diǎn)燃，煙霧沖天，所幸火在造成重大損失前被撲滅。而在過去一年中，特斯拉加利福尼亞州弗里蒙特工廠內(nèi)外已經(jīng)發(fā)生了多起火災(zāi)，這表明其汽車生產(chǎn)工廠在生產(chǎn)管理方面存在重大缺陷。
客觀來看，特斯拉所面臨的麻煩在短期內(nèi)都難以解決，尤其是電芯安全問題對(duì)其影響深遠(yuǎn)，甚至有可能導(dǎo)致特斯拉遭遇重大安全危機(jī)。目前，特斯拉所采用的電芯可以說代表了當(dāng)前鋰離子電池的最高水平，但其一系列事故表明在大規(guī)模生產(chǎn)制造和批量應(yīng)用情況下，依然存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)中國動(dòng)力電池企業(yè)而言也是一個(gè)警醒。
如果中國動(dòng)力電池企業(yè)不重視電芯安全問題而盲目追求能量密度提升和大規(guī)模擴(kuò)充產(chǎn)能，一旦發(fā)生電池安全問題致人死亡的事故，將會(huì)對(duì)中國新能源汽車行業(yè)產(chǎn)生致命打擊。
下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。
1、新型二維柔性鋰電池負(fù)極材料研制成功
8月22日，中國科學(xué)院生物能源與過程研究所消息，青島能源所黃長(zhǎng)水研究員帶領(lǐng)的碳基材料與能源應(yīng)用研究組首次設(shè)計(jì)合成了氟取代的石墨炔二維碳材料，應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極，顯示出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能性能。相關(guān)成果已在線發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》上。
目前已知的二維電極材料往往具有致密的原子排布，這使得鋰離子在層間的傳輸遇到較大的位阻，從而導(dǎo)致較低的功率密度和能量密度。
該研究組在不同基底上制備石墨炔、氮摻雜石墨炔、石墨炔負(fù)載鐵。研究人員更是成功將氟原子引入石墨炔結(jié)構(gòu)當(dāng)中，制備得到新型碳基柔性電極材料，可極大推動(dòng)穿戴智能設(shè)備等所需柔性電池的發(fā)展。通過氟取代，使得石墨炔分子孔道擴(kuò)大，從而具有優(yōu)良的離子傳輸通道;同時(shí)，保留了石墨炔的基本框架和二維平面結(jié)構(gòu)中的共軛體系，使其材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和載流子傳輸特性;尤其是碳氟鍵具有優(yōu)良的循環(huán)儲(chǔ)鋰能力，不僅增加了材料的儲(chǔ)鋰位點(diǎn)，同時(shí)碳氟鍵與電解液具有很好的相容性，可以大大降低界面阻抗，從而提高循環(huán)穩(wěn)定性。
點(diǎn)評(píng)：為進(jìn)一步提高電池能量密度，電池企業(yè)都把硅碳負(fù)極作為下一代負(fù)極材料的首選。但近期市場(chǎng)信息透露，硅碳負(fù)極在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用情況并不理想，電池企業(yè)已經(jīng)放緩甚至停止硅碳的采購和生產(chǎn)。業(yè)內(nèi)人士表示，石墨負(fù)極其實(shí)還有進(jìn)一步提升的空間，同時(shí)也有其他新材料可以優(yōu)化負(fù)極性能，該新型負(fù)極材料或許將得到電池企業(yè)的極大關(guān)注。
2、二氧化硅或能防止鋰電池電極接觸起火
鋰離子電池存在著火的風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)家們想出了一種方法來阻止受損的鋰離子電池著火。
通過使用添加劑與傳統(tǒng)電解質(zhì)，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)有效地提出了抗沖擊電解質(zhì)。在撞擊時(shí)，該改性電解質(zhì)固化，防止電極接觸。當(dāng)用于電池時(shí)，由損壞引起的火災(zāi)的可能性大大降低。
具體作法是通過在添加電解質(zhì)和電池密封之前簡(jiǎn)單地將二氧化硅添加劑注入電池來巧妙地避免這種情況，二氧化硅有助于電池在撞擊時(shí)變硬。這里使用的添加劑是完美的球形，200納米寬的二氧化硅顆粒，懸浮在普通液體電解質(zhì)中，形成膠體。
該研究得到了美國能源部高級(jí)研究計(jì)劃局-能源和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的支持。它將于本周在馬薩諸塞州波士頓舉行的第256屆美國化學(xué)學(xué)會(huì)全國會(huì)議和博覽會(huì)上展出。
點(diǎn)評(píng)：為了防止鋰離子電池?zé)崾Э匕l(fā)生起火，采用固態(tài)電解質(zhì)和導(dǎo)熱硅膠等材料是電池企業(yè)認(rèn)為可行的路徑之一。在電解液中添加二氧化硅這種添加劑，使電解質(zhì)固化防止電極接觸從而降低電池起火的可能，這與直接采用固態(tài)電解質(zhì)存在一些區(qū)別，但依然值得嘗試。
3、本田首次采用液冷散熱系統(tǒng)
據(jù)外媒報(bào)道，本田汽車公司今年推出的2018款Clarity插電式混合動(dòng)力車(PHEV)，其電池組配備了液冷散熱系統(tǒng)，這是該公司首次采用液冷散熱系統(tǒng)，因?yàn)楸咎铿F(xiàn)有的混合動(dòng)力車(HEVs)以及插電式混合動(dòng)力車的電池組采用都是風(fēng)冷散熱系統(tǒng)。
該Clarity插電式混合動(dòng)力車的IPU(智能動(dòng)力單元)由鋰離子(Li-ion)電池組、直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DCconverter)以及ECU(電控單元)組成，用于控制車身地板底下的電池。此外，本田還將電池的能量密度(Wh/L)和能量輸出密度分別增加了110%和40%。因此，本田電池組開始采用液冷散熱系統(tǒng)，散熱效果比風(fēng)冷散熱系統(tǒng)高約250%，可有效冷卻電池組。
具體來說，Clarity插電式混合動(dòng)力車的前格柵內(nèi)部安裝了特殊的散熱器，而且電子水泵給位于電池組下方的水箱供應(yīng)冷卻液。之后，此冷卻液用來冷卻DC-DC轉(zhuǎn)換器，充電器等等。當(dāng)電池組不需冷卻時(shí)(如，電池使用外部電源進(jìn)行充電時(shí))，三通閥會(huì)將冷卻液送往旁路。利用此機(jī)制，包括電池組在內(nèi)的整個(gè)IPU都可有效散熱。
點(diǎn)評(píng)：隨著電池能量密度的提升，電池因碰撞或其它原因引發(fā)的起火風(fēng)險(xiǎn)也不斷提升，因此采用液冷散熱系統(tǒng)在某種程度上可以降低電池安全風(fēng)險(xiǎn)。但是液冷散熱系統(tǒng)非常復(fù)雜，對(duì)整車設(shè)計(jì)要求也比較高，因此并非所有的電池企業(yè)和車企都有把握應(yīng)用這種技術(shù)，也不是所有的車型都需要和適合，否則將會(huì)增加新的安全隱患。
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