日前，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局連發(fā)四份公告，召回近150萬(wàn)輛汽車，涉及長(zhǎng)城、五菱、奇瑞等品牌。其中奇瑞和長(zhǎng)城召回的均為電動(dòng)車車型，且安全隱患涉及動(dòng)力電池。雖然寧德時(shí)代火速撇清關(guān)系，依舊沒(méi)有逃脫股價(jià)下跌的厄運(yùn)。之后，兩家動(dòng)力電池供應(yīng)商浮出水面，也將軟包電池的安全問(wèn)題和現(xiàn)階段市場(chǎng)狀況拉進(jìn)大眾視野。

召回車輛電池均為軟包電池

7月16日，奇瑞艾瑞澤5e與長(zhǎng)城汽車歐拉IQ電動(dòng)汽車相繼發(fā)布召回公告，涉及召回1.7萬(wàn)余輛缺陷車輛。據(jù)悉，長(zhǎng)城汽車歐拉IQ的電池供應(yīng)商為孚能科技，奇瑞艾瑞澤5e的電池供應(yīng)商為捷威動(dòng)力。吉林大學(xué)青島汽車研究院副院長(zhǎng)顧國(guó)洪告訴記者，“這兩家動(dòng)力電池供應(yīng)商主要的產(chǎn)品為軟包電池，說(shuō)明軟包電池的問(wèn)題挺大?！?/p>

公開(kāi)資料顯示，捷威動(dòng)力現(xiàn)有軟包動(dòng)力電池產(chǎn)能已超過(guò)3GWh，客戶包括長(zhǎng)安、奇瑞、東風(fēng)等國(guó)內(nèi)新能源乘用車企業(yè)。作為動(dòng)力電池裝機(jī)TOP10中為數(shù)不多做三元軟包電池的廠商，孚能科技作為“軟包電池第一股”，已于去年登陸科創(chuàng)板。

新能源汽車獨(dú)立研究者曹廣平在接受《中國(guó)汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示，軟包電池的優(yōu)點(diǎn)是能量密度較高、形狀可以定制、能更加靈活地適合不同電池包包絡(luò)的開(kāi)發(fā)；缺點(diǎn)則在于電芯內(nèi)部容易形成局部熱點(diǎn)，在頻繁大電流快充的情況下，各電芯的一致性稍差，此外還包括工藝稍復(fù)雜，封口工藝難，成品率稍低等劣勢(shì)。

記者了解到，軟包電池采用鋁塑膜作為封裝外殼，而圓柱和方形電池外殼主要采用金屬材料。顧國(guó)洪告訴記者，軟包電池的問(wèn)題，是由軟包電池本身的結(jié)構(gòu)所決定。除了軟包鼓包問(wèn)題難解決外，動(dòng)力電池pack后一旦有單一電芯熱失控，很難控制不蔓延到其他電芯。

軟包電池市場(chǎng)份額有待提升 安全和成本成為主要疑慮所在

數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)動(dòng)力電池裝機(jī)量約為64GWh，其中方形、圓柱和軟包電池裝機(jī)量分別為50.88GWh、9.20GWh和3.93GWh，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)份額分別為79.5%、14.4%和6.1%。由此來(lái)看，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)主要以方形電池為主，軟包電池市場(chǎng)份額還不足10%。

不過(guò)，對(duì)于軟包電池來(lái)講，車企對(duì)其的青睞出現(xiàn)了內(nèi)冷外熱的情況。根據(jù)華安證券的研究報(bào)告，2020年歐洲熱銷Top20中有15款均選用軟包技術(shù)線路，其全球的認(rèn)可度和使用率還將繼續(xù)提升。曹廣平表示，軟包電池的普遍性缺點(diǎn)與具體電池企業(yè)的工藝及質(zhì)量控制水平是兩個(gè)層面的問(wèn)題。電池安全性是一個(gè)系統(tǒng)工程，包裝形式僅僅是一個(gè)方面，電極以及電解層的材料體系和特點(diǎn)對(duì)電池本質(zhì)安全有更大的決定作用。

記者了解到，孚能科技今年上半年累計(jì)裝機(jī)量為0.78GWh，國(guó)內(nèi)裝機(jī)占比1.5%，位于第8。作為軟包電池的龍頭企業(yè)，孚能科技早在今年3月份就因北汽新能源召回事件而陷入漩渦。此次再次卷入進(jìn)來(lái)，外界對(duì)此議論頗多。截至7月19日收盤，孚能科技在卷入長(zhǎng)城汽車“召回”風(fēng)波后，股價(jià)大跌4.54%至34.1元，總市值為365.1億元。

中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)、電池百人會(huì)理事長(zhǎng)于清教在接受《中國(guó)汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示，2018年以來(lái)，在國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池領(lǐng)域，軟包電池份額的確呈現(xiàn)下行趨勢(shì)，一是安全方面的擔(dān)憂，二是鋁塑膜國(guó)產(chǎn)化程度低帶來(lái)的成本壓力。

據(jù)悉，由于軟包路線和國(guó)內(nèi)主流路線有所差異，部分原材料、生產(chǎn)設(shè)備的采購(gòu)渠道仍較為單一，主要包括鋁塑膜、鋰電池生產(chǎn)設(shè)備、少量輔材等。而國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的鋁塑膜僅占總需求量的7%，絕大部分依賴進(jìn)口。

鋰離子電池的危險(xiǎn)性

鋰離子電池從其自身的化學(xué)特性和體系組成上，決定了其是一種具有潛在危險(xiǎn)的化學(xué)電源。

對(duì)于電動(dòng)汽車起火現(xiàn)象，北京理工大學(xué)熊瑞教授表示，從2019年的數(shù)據(jù)來(lái)看，有41%的自燃現(xiàn)象都是在停車過(guò)程中發(fā)生的。有4大故障原因會(huì)導(dǎo)致電池?zé)崾Э?，包括?nèi)部短路、外部短路、過(guò)充和過(guò)放。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，有56%的事故是因?yàn)殡姵氐膬?nèi)部短路而導(dǎo)致的，有16%是由外部短路導(dǎo)致的，18%是由過(guò)充導(dǎo)致的，從已經(jīng)通報(bào)的事故中，沒(méi)有事故是因?yàn)檫^(guò)放導(dǎo)致的。

對(duì)于熱失控，中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司動(dòng)力電池首席專家王芳認(rèn)為，在目前的技術(shù)條件下，單體電池?zé)崾Э厥遣豢杀苊獾摹Ｋ栽陔姵匕踩雷o(hù)方面，要有及時(shí)的監(jiān)控，就是熱失控監(jiān)控的信號(hào)。王芳表示，我們當(dāng)然希望電池不會(huì)失控，也不會(huì)有整體的擴(kuò)散。但是如果一旦擴(kuò)散，留給人們逃生的時(shí)間不超過(guò)10秒。

在現(xiàn)有的條件情況下，既然熱失控不可避免發(fā)生，我們就迫切需求一種材料能拖延熱失控帶來(lái)的連鎖效應(yīng)。

鋰離子電池產(chǎn)品安全問(wèn)題原因分析

鋰離子電池產(chǎn)品經(jīng)過(guò)30年的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，安全技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，有效地控制了電池內(nèi)副反應(yīng)的發(fā)生，保證了電池的安全性。但是，隨著鋰離子電池的使用越來(lái)越廣泛，能量密度越來(lái)越高，近年來(lái)還是屢屢發(fā)生安全傷人或因安全隱患召回產(chǎn)品等事件。我們總結(jié)造成鋰離子電池產(chǎn)品安全問(wèn)題的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1電芯材料問(wèn)題

電芯所用的材料包括：正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、隔膜、電解質(zhì)和外殼等，材料的選用和所組成體系的匹配決定著電芯的安全性能。在選用正、負(fù)極活性材料和隔膜材料時(shí)，廠家沒(méi)有對(duì)原材料特性和匹配性進(jìn)行一定的考核，造成了電芯安全性的先天不足。

2生產(chǎn)工藝問(wèn)題

電芯原材料檢測(cè)不嚴(yán)，生產(chǎn)環(huán)境差，導(dǎo)致生產(chǎn)中混入雜質(zhì)，不僅對(duì)電池的容量有較大的不利，對(duì)電池的安全性也有很大的影響；另外，電解液中如果混入了過(guò)多的水分，可能就會(huì)發(fā)生副反應(yīng)而增大電池內(nèi)壓，對(duì)安全造成影響；由于生產(chǎn)工藝水平的限制，在電芯的生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品無(wú)法達(dá)到良好的一致性，比如電極基體平整度差、電極活性材料出現(xiàn)脫落、活性材料中混入其它雜質(zhì)、極耳焊接不牢、焊接溫度不穩(wěn)定、極片邊緣有毛刺以及關(guān)鍵部位無(wú)使用絕緣膠帶等問(wèn)題，都可能會(huì)對(duì)電芯的安全性帶來(lái)不利的影響。

3電芯設(shè)計(jì)缺陷，安全性能降低

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，許多對(duì)安全有影響的關(guān)鍵點(diǎn)沒(méi)有被廠家重視，如關(guān)鍵部位沒(méi)有絕緣膠帶，隔膜設(shè)計(jì)沒(méi)有留有余量或余量不足，正負(fù)極容量比設(shè)計(jì)不合理，正負(fù)極活性物質(zhì)面積比設(shè)計(jì)不合理，極耳長(zhǎng)度設(shè)計(jì)不合理等，這些都可能對(duì)電池的安全性埋下隱患。另外在電芯的生產(chǎn)過(guò)程中，一些電芯生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本和提高性能，盡量節(jié)省和壓縮原材料，如減少隔膜面積、減薄銅箔、鋁箔以及不使用泄壓閥、不使用絕緣膠帶等，這些都會(huì)降低電池的安全性。

4能量密度過(guò)高

目前市場(chǎng)上都在追求更高容量的電池產(chǎn)品，廠家為了增加產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，不斷提高鋰離子電池的體積比能量，這在很大程度上增加了電池的危險(xiǎn)性。

如何防范熱失控?cái)U(kuò)展？

首先，需要防止火焰的發(fā)生?？梢酝ㄟ^(guò)閥體噴射方向的設(shè)計(jì)，來(lái)引導(dǎo)火焰的生成方向；也可以加入滅火劑來(lái)進(jìn)行滅火。當(dāng)然，動(dòng)力電池系統(tǒng)通過(guò)了安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，火焰發(fā)生的概率已經(jīng)得到降低；同時(shí)，動(dòng)力電池系統(tǒng)密封性良好使電池系統(tǒng)內(nèi)部氧氣含量不足，也不利于火焰的生成與發(fā)展。其次，要考慮高溫氣體擴(kuò)散對(duì)電池系統(tǒng)其他部件的影響。部分電池已經(jīng)具有能夠及時(shí)排出高溫氣體的系統(tǒng)。

同時(shí)，要適當(dāng)阻隔電池之間的傳熱路徑，如在單體電池之間設(shè)置隔熱層。需要注意的是，在熱管理中，電池殼體間可能預(yù)留有空氣空隙以供風(fēng)冷，并將相鄰電池隔開(kāi)。但是在熱失控?cái)U(kuò)展過(guò)程中，熱失控電池膨脹，空氣空隙將因?yàn)殡姵氐呐蛎浂?。此時(shí)，電池與電池之間的傳熱仍然是快速導(dǎo)熱，用單純預(yù)留空氣空隙的方法防范熱失控?cái)U(kuò)展是行不通的。

另外，可以通過(guò)在單體熱失控觸發(fā)之后，增強(qiáng)電池系統(tǒng)內(nèi)部的散熱；將故障電池周圍的電池進(jìn)行放電；在電池之間填充相變材料吸收熱量等方法來(lái)抑制熱失控的擴(kuò)展。中國(guó)汽車報(bào)，翼思維物聯(lián)科技