事實上,早在2020年,碳酸鋰價格飆漲之前,因鋰電池能夠有效解決電動自行車輕量化、美觀化、智能化和環(huán)保的需求,且能量密度更高、騎行里程更長,已經(jīng)受到下游多家電動自行車車企的青睞,新車市場滲透率在2020年一度突破20%。
然而,隨著碳酸鋰被爆炒,鋰電池成本暴漲,以及非正規(guī)鋰電池大量流入市場,導(dǎo)致電動自行車安全事故頻發(fā),這一極具前景的路線一度被蒙上了陰影。
據(jù)國家消防救援局統(tǒng)計,2023年全國共接報電動自行車火災(zāi)2.1萬起,比2022年增加17.4%。這些事故造成重大人身財產(chǎn)損害,社會影響巨大。
鋰電池在電動自行車上應(yīng)用,新增兩項國家強制考核要求
如何推動鋰電池在電動自行車領(lǐng)域應(yīng)用,成為政府、車企和電池企業(yè)極為關(guān)注的焦點問題。值得一提的是,今年4月,力推鋰電池在電動自行車領(lǐng)域應(yīng)用的強制性規(guī)范文件正式出臺,有望開啟產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展的新篇章。
4月25日,由國家工業(yè)和信息化部組織起草的《電動自行車用鋰離子蓄電池安全技術(shù)規(guī)范》(GB 43854-2024,簡稱《技術(shù)規(guī)范》)強制性國家標準,由國家市場監(jiān)管總局(國家標準委)于2024年4月25日發(fā)布,并將于2024年11月1日正式實施。
“區(qū)別于以往強標,新的《技術(shù)規(guī)范》全部都是針對安全進行的檢測要求,并沒有涉及電池性能方面的;同時新版《技術(shù)規(guī)范》對單體電池安全提出了明確檢測要求。”作為該《技術(shù)規(guī)范》主要參編單位之一,河南克能新能源科技有限公司(簡稱“克能新能源”)創(chuàng)始人、董事長柯克在接受電池中國網(wǎng)采訪時表示,其中最為重要的一條是增加了單體電池針刺,要求不起火、不爆炸。
柯克指出,《電動自行車用鋰離子蓄電池》(GB/T 36972-2018)主要針對電池組進行安全考核要求,而在新版《技術(shù)規(guī)范》中增加了電池單體,尤其是將最難的針刺試驗加入進來。
圖為參觀「克能電池 安芯常伴」克能新能源2024新品發(fā)布會產(chǎn)品展示區(qū)
除了電池單體,據(jù)柯克介紹,另一個顯著的變化是《技術(shù)規(guī)范》還首次在電動自行車用鋰離子蓄電池標準中引入熱擴散項目:電池組的熱擴散測試要求電池組在發(fā)生熱失控報警后5分鐘內(nèi),應(yīng)不起火、不爆炸。
高于國標,克能新能源推出 高安全“安芯電池”及不起火、不爆炸、無高溫的安全應(yīng)用整體方案
不但參與更為嚴格的電動自行車鋰電池國家強標制訂,克能新能源也在積極踐行國家標準,推出遠高于國家標準的安全、可靠鋰電池。
圖為克能新能源“新國標·新產(chǎn)品·新征程”啟航儀式
日前,克能新能源正式對外發(fā)布“克能安芯·X系列”高安全電池新品。據(jù)悉,克能新能源X系列電動自行車用鋰電池,進行滿電針刺檢測,不僅可以做到不起火、不爆炸,且熱失控區(qū)域無高溫,安全標準要高于即將實施的《技術(shù)規(guī)范》。
基于多年在電動自行車領(lǐng)域深耕,憑借對電動自行車消費群體、市場、應(yīng)用環(huán)境的理解,在電池材料體系選擇上,柯克在克能新能源誕生伊始,就敲定了以錳酸鋰及磷酸鹽系作為主要技術(shù)路線,并于近期分別推出錳基材料體系的克能安芯XM系列、以及磷酸鹽系的XF系列電池。
據(jù)電池中國了解,克能安芯X系列鋰電產(chǎn)品,通過材料、結(jié)構(gòu)和外殼三個維度創(chuàng)新設(shè)計,實現(xiàn)單體電池層面“323”安全保障;電池組層面5重安全防護設(shè)計,實現(xiàn)從電芯到電池組的極致安全可靠。
具體而言,電芯安全“323”保障系統(tǒng)分別為,從材料層面不當使用不爆炸、滿電針刺不起火,滿電針刺無高溫;結(jié)構(gòu)層面,正常使用內(nèi)部結(jié)構(gòu)防短路和低溫充電防枝晶;外殼安全層面:正常使用防腐蝕“爛包”、防“脹氣”鼓包、防“破邊”漏液等。
在電池組層面,克能“安芯”電池組采用了過充膨斷保護結(jié)構(gòu)、雙重過壓保護BMS、熱插拔防打?設(shè)計、電池殼內(nèi)?體化防震動結(jié)構(gòu)、防短路集成結(jié)構(gòu)等五重防護體系。
基于上述從電池單體到電池組的多重安全防護設(shè)計,克能新能源安芯X系列鋰電產(chǎn)品在行業(yè)率先做到即使保護電路失效的情況下,導(dǎo)致過充電、過放電,或者外部火燒、機械損毀等極端場景,自身也不會有爆炸風險。
此外,克能新能源開發(fā)了新型電解液功能添加劑,結(jié)合對電芯內(nèi)部精準控制專利技術(shù)和工藝創(chuàng)新,使得電池針刺熱失控局部針刺點無高溫、無濃煙等,從而實現(xiàn)電動自行車鋰電池極致安全。
據(jù)柯克介紹,目前克能安芯X系列主要應(yīng)用領(lǐng)域,覆蓋以電動自行車為主的輕型動力電池領(lǐng)域,和以戶外電源、家庭儲能等為主的儲能領(lǐng)域。
把擅長的事情做到極致,技術(shù)咖創(chuàng)業(yè)受青睞
作為成立僅四年的克能新能源,目前已經(jīng)在電動兩輪車領(lǐng)域嶄露頭角,獲得多家電動自行車主機廠的青睞,與之達成戰(zhàn)略合作,并參與到新版《技術(shù)規(guī)范》的編制中。
值得注意的是,克能新能源董事長柯克從事化學電源相關(guān)研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化已有三十余年,是國家級專家、教授級高級工程師、博士生導(dǎo)師、工學博士,是個十足的“技術(shù)腕兒”。
圖為克能新能源創(chuàng)始人、董事長柯克博士
柯克在接受采訪時表示,鋰電池行業(yè)范圍很廣,當時創(chuàng)業(yè)定位就是做小動力電池,在這個細分領(lǐng)域去發(fā)揮自己優(yōu)勢,“把自己擅長的東西發(fā)揮到極致。”
在技術(shù)路線選擇上,基于安全、性能和消費者對于成本等多維考量,克能新能源選擇了錳基材料和磷酸鹽體系。值得注意的是,盡管錳酸鋰體系電池低溫性能好,但早期因其循環(huán)壽命短未得到認可和普及,克能新能源將其壽命提升3倍,使得其應(yīng)用場景得到拓展,應(yīng)用潛力得到極大提升。
進入電動自行車電池等領(lǐng)域,也是技術(shù)出身的柯克較為清晰的選擇。據(jù)電池中國了解,柯克曾在日本豐田工作過多年,回國后在某電動自行車用電池龍頭企業(yè)帶領(lǐng)技術(shù)團隊用7年左右時間,推出了一系列符合市場需求的爆款產(chǎn)品。
對電動自行車產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、市場和用戶需求了解比較深刻,也是促使柯克選擇創(chuàng)業(yè),找準電動自行車鋰電池這個賽道,定位生產(chǎn)讓消費者安心的鋰電池的原因所在。
將擅長的東西發(fā)揮到極致,并且精準選擇賽道和產(chǎn)品定位,不盲目參與市場激進競爭,也使得克能新能源在成立不久就獲得了政府、資本、車企和客戶的信賴?？四苄履茉闯闪⒁潦疾蛔?0人,目前已經(jīng)發(fā)展成為400人左右的中等規(guī)模企業(yè);在過去三年內(nèi),該公司陸續(xù)獲得了多輪資本的認可,目前其B輪融資的產(chǎn)能項目即將建成;該公司現(xiàn)已成為安陽市和河南省的重點新能源電池項目企業(yè)。
值得一提的是,6月12日,中國電池工業(yè)協(xié)會組織行業(yè)權(quán)威專家,對克能新能源“電動自行車電池安全方案——軟包鋰離子電池及充電防護裝置”項目進行成果鑒定,一致認為該項目達到國際先進水平,部分成果處于領(lǐng)先地位。
基于行業(yè)共識“當前的液體電解質(zhì)鋰離子電池并不能實現(xiàn)本征級安全,熱失控的概率大于零”,以及報道的電動自行車火災(zāi)80%發(fā)生在充電過程中的行業(yè)現(xiàn)實,在此次成果鑒定會上,克能新能源還提出了電池使用的安全延伸解決方案--“分布式充電防護裝置”,保障即使電池保護電路發(fā)生完全故障的極端情況下的充電安全。
對于未來發(fā)展,柯克表示,從規(guī)模上我們不激進擴張,從技術(shù)路線上,我們將在自己認定的范圍內(nèi)一步一個腳印地去做好,“創(chuàng)業(yè)注定是一段艱辛的旅程,克能是一群奮斗者組成的克能,也是一家為風雨兼程的奮斗者們服務(wù)的企業(yè),克能團隊勵志為每一位奮斗者提供一份安心前行的動力,一個‘安芯’常伴的選擇。”
