事实上,早在2020年,碳酸锂价格飙涨之前,因锂电池能够有效解决电动自行车轻量化、美观化、智能化和环保的需求,且能量密度更高、骑行里程更长,已经受到下游多家电动自行车车企的青睐,新车市场渗透率在2020年一度突破20%。
然而,随着碳酸锂被爆炒,锂电池成本暴涨,以及非正规锂电池大量流入市场,导致电动自行车安全事故频发,这一极具前景的路线一度被蒙上了阴影。
据国家消防救援局统计,2023年全国共接报电动自行车火灾2.1万起,比2022年增加17.4%。这些事故造成重大人身财产损害,社会影响巨大。
锂电池在电动自行车上应用,新增两项国家强制考核要求
如何推动锂电池在电动自行车领域应用,成为政府、车企和电池企业极为关注的焦点问题。值得一提的是,今年4月,力推锂电池在电动自行车领域应用的强制性规范文件正式出台,有望开启产业健康、快速发展的新篇章。
4月25日,由国家工业和信息化部组织起草的《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》(GB 43854-2024,简称《技术规范》)强制性国家标准,由国家市场监管总局(国家标准委)于2024年4月25日发布,并将于2024年11月1日正式实施。
“区别于以往强标,新的《技术规范》全部都是针对安全进行的检测要求,并没有涉及电池性能方面的;同时新版《技术规范》对单体电池安全提出了明确检测要求。”作为该《技术规范》主要参编单位之一,河南克能新能源科技有限公司(简称“克能新能源”)创始人、董事长柯克在接受电池中国网采访时表示,其中最为重要的一条是增加了单体电池针刺,要求不起火、不爆炸。
柯克指出,《电动自行车用锂离子蓄电池》(GB/T 36972-2018)主要针对电池组进行安全考核要求,而在新版《技术规范》中增加了电池单体,尤其是将最难的针刺试验加入进来。
图为参观「克能电池 安芯常伴」克能新能源2024新品发布会产品展示区
除了电池单体,据柯克介绍,另一个显著的变化是《技术规范》还首次在电动自行车用锂离子蓄电池标准中引入热扩散项目:电池组的热扩散测试要求电池组在发生热失控报警后5分钟内,应不起火、不爆炸。
高于国标,克能新能源推出 高安全“安芯电池”及不起火、不爆炸、无高温的安全应用整体方案
不但参与更为严格的电动自行车锂电池国家强标制订,克能新能源也在积极践行国家标准,推出远高于国家标准的安全、可靠锂电池。
图为克能新能源“新国标·新产品·新征程”启航仪式
日前,克能新能源正式对外发布“克能安芯·X系列”高安全电池新品。据悉,克能新能源X系列电动自行车用锂电池,进行满电针刺检测,不仅可以做到不起火、不爆炸,且热失控区域无高温,安全标准要高于即将实施的《技术规范》。
基于多年在电动自行车领域深耕,凭借对电动自行车消费群体、市场、应用环境的理解,在电池材料体系选择上,柯克在克能新能源诞生伊始,就敲定了以锰酸锂及磷酸盐系作为主要技术路线,并于近期分别推出锰基材料体系的克能安芯XM系列、以及磷酸盐系的XF系列电池。
据电池中国了解,克能安芯X系列锂电产品,通过材料、结构和外壳三个维度创新设计,实现单体电池层面“323”安全保障;电池组层面5重安全防护设计,实现从电芯到电池组的极致安全可靠。
具体而言,电芯安全“323”保障系统分别为,从材料层面不当使用不爆炸、满电针刺不起火,满电针刺无高温;结构层面,正常使用内部结构防短路和低温充电防枝晶;外壳安全层面:正常使用防腐蚀“烂包”、防“胀气”鼓包、防“破边”漏液等。
在电池组层面,克能“安芯”电池组采用了过充膨断保护结构、双重过压保护BMS、热插拔防打⽕设计、电池壳内⼀体化防震动结构、防短路集成结构等五重防护体系。
基于上述从电池单体到电池组的多重安全防护设计,克能新能源安芯X系列锂电产品在行业率先做到即使保护电路失效的情况下,导致过充电、过放电,或者外部火烧、机械损毁等极端场景,自身也不会有爆炸风险。
此外,克能新能源开发了新型电解液功能添加剂,结合对电芯内部精准控制专利技术和工艺创新,使得电池针刺热失控局部针刺点无高温、无浓烟等,从而实现电动自行车锂电池极致安全。
据柯克介绍,目前克能安芯X系列主要应用领域,覆盖以电动自行车为主的轻型动力电池领域,和以户外电源、家庭储能等为主的储能领域。
把擅长的事情做到极致,技术咖创业受青睐
作为成立仅四年的克能新能源,目前已经在电动两轮车领域崭露头角,获得多家电动自行车主机厂的青睐,与之达成战略合作,并参与到新版《技术规范》的编制中。
值得注意的是,克能新能源董事长柯克从事化学电源相关研究开发及产业化已有三十余年,是国家级专家、教授级高级工程师、博士生导师、工学博士,是个十足的“技术腕儿”。
图为克能新能源创始人、董事长柯克博士
柯克在接受采访时表示,锂电池行业范围很广,当时创业定位就是做小动力电池,在这个细分领域去发挥自己优势,“把自己擅长的东西发挥到极致。”
在技术路线选择上,基于安全、性能和消费者对于成本等多维考量,克能新能源选择了锰基材料和磷酸盐体系。值得注意的是,尽管锰酸锂体系电池低温性能好,但早期因其循环寿命短未得到认可和普及,克能新能源将其寿命提升3倍,使得其应用场景得到拓展,应用潜力得到极大提升。
进入电动自行车电池等领域,也是技术出身的柯克较为清晰的选择。据电池中国了解,柯克曾在日本丰田工作过多年,回国后在某电动自行车用电池龙头企业带领技术团队用7年左右时间,推出了一系列符合市场需求的爆款产品。
对电动自行车产业、技术、市场和用户需求了解比较深刻,也是促使柯克选择创业,找准电动自行车锂电池这个赛道,定位生产让消费者安心的锂电池的原因所在。
将擅长的东西发挥到极致,并且精准选择赛道和产品定位,不盲目参与市场激进竞争,也使得克能新能源在成立不久就获得了政府、资本、车企和客户的信赖。克能新能源成立伊始不足30人,目前已经发展成为400人左右的中等规模企业;在过去三年内,该公司陆续获得了多轮资本的认可,目前其B轮融资的产能项目即将建成;该公司现已成为安阳市和河南省的重点新能源电池项目企业。
值得一提的是,6月12日,中国电池工业协会组织行业权威专家,对克能新能源“电动自行车电池安全方案——软包锂离子电池及充电防护装置”项目进行成果鉴定,一致认为该项目达到国际先进水平,部分成果处于领先地位。
基于行业共识“当前的液体电解质锂离子电池并不能实现本征级安全,热失控的概率大于零”,以及报道的电动自行车火灾80%发生在充电过程中的行业现实,在此次成果鉴定会上,克能新能源还提出了电池使用的安全延伸解决方案--“分布式充电防护装置”,保障即使电池保护电路发生完全故障的极端情况下的充电安全。
对于未来发展,柯克表示,从规模上我们不激进扩张,从技术路线上,我们将在自己认定的范围内一步一个脚印地去做好,“创业注定是一段艰辛的旅程,克能是一群奋斗者组成的克能,也是一家为风雨兼程的奋斗者们服务的企业,克能团队励志为每一位奋斗者提供一份安心前行的动力,一个‘安芯’常伴的选择。”
