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電動(dòng)汽車起火事件頻發(fā):過(guò)度追求電池能量密度惹禍?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1241次  |  2020年03月27日  

從材料體系上,國(guó)家不斷追求高能量密度,本身并沒(méi)有錯(cuò),但安全風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)比較高。


九月五日,在珠海香洲某停車場(chǎng)內(nèi),兩輛眾泰云100系列共享電動(dòng)汽車在充電時(shí)起火燃燒。目前事故原因仍在調(diào)查當(dāng)中。


無(wú)獨(dú)有偶,當(dāng)天美國(guó)NTSB也公布了一份在洛杉磯發(fā)生的特斯拉ModelS行駛中自燃事故的初步調(diào)查報(bào)告,確認(rèn)了火災(zāi)發(fā)生的事實(shí)。


與往年相比,今年電動(dòng)汽車起火案例呈增多趨勢(shì)。21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者對(duì)已公開(kāi)的案例統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),今年前9個(gè)月,各地被曝光的電動(dòng)汽車燃燒事故已達(dá)十多起。值得一提的是,這些燃燒事故大多集中在六月至八月,正是各地高溫、暴雨頻發(fā)期。


上海捷新動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)有限公司副總工程師朱玉龍?jiān)谄鋵谥刑岬?,電?dòng)汽車除了動(dòng)力系統(tǒng)不同外,底盤、車身、內(nèi)外飾和低壓電器等都與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車型一致,所以易燃材料被引燃是車輛燃燒的重要原因。


易燃材料重要指的是電池,與其他零部件關(guān)系不是很大。九月九日,一位電池專家在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)表示,燃油車也有燃燒概率,但是電動(dòng)汽車起火引起的關(guān)注更高,在發(fā)展過(guò)程中很容易成為焦點(diǎn)。


電動(dòng)汽車和燃油車相比差別重要在電機(jī)和電池,但電機(jī)不大可能出問(wèn)題,電池才是關(guān)注的焦點(diǎn)。事實(shí)上,燃燒事故一旦曝光,對(duì)電池公司的傷害更大,整個(gè)事故的起因最終都會(huì)歸結(jié)到電池。上述專家進(jìn)一步表示。


電動(dòng)汽車起火事件的曝光,大多是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的照片、視頻經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)流傳開(kāi)來(lái),可見(jiàn)消費(fèi)者對(duì)其關(guān)注度很高。


過(guò)于追求能量密度


在補(bǔ)貼新政的引導(dǎo)下,新能源汽車開(kāi)始追求高續(xù)航里程,這就要求不斷提升電池的能量密度。目前在新能源車型中,三元鋰離子電池逐漸代替了磷酸鐵鋰離子電池成為主流,三元材料中鎳鈷錳的組合,也由曾經(jīng)的333,逐步邁向了532、622、811。


一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)是,電池材料的能量密度越高,安全風(fēng)險(xiǎn)也就越高。市場(chǎng)導(dǎo)向決定了電池生產(chǎn)公司用什么樣的材料,比較磷酸鐵鋰和三元電池兩種類型,前者的安全風(fēng)險(xiǎn)還是低一些。上述電池專家提道。


以特斯拉為例,它以鎳的比例大于80%的高能量密度三元(鎳鈷鋁)鋰離子電池,實(shí)現(xiàn)了超過(guò)500公里的超高續(xù)航里程。但是僅僅ModelS一款車,在今年的三月至六月間,就發(fā)生了3起起火事故,甚至造成了2名青少年的死亡。


從材料體系上,國(guó)家不斷追求高能量密度,本身并沒(méi)有錯(cuò),但安全風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)比較高。特斯拉在電池設(shè)計(jì)、電芯上代表了比較高的水平,目前仍然出現(xiàn)了一些問(wèn)題,這意味著高能量密度的電池確實(shí)存在熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。上述電池專家表示。


因此,關(guān)于要不要堅(jiān)持走高能量密度的路線,目前也出現(xiàn)了不同的聲音。


從消費(fèi)者層面來(lái)看,高能量密度會(huì)實(shí)現(xiàn)高續(xù)航。但是電動(dòng)汽車是不是一定要達(dá)到500公里甚至更高的續(xù)航里程,才能跟燃油車抗衡,這要重新審視。


有分析認(rèn)為,隨著國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車銷量的增多,類似的起火事故也會(huì)越來(lái)越多,這就意味著要更加安全的保障措施。


當(dāng)然從電芯的設(shè)計(jì)和制造上,能不能更安全,這是要從研發(fā)上考慮的,就是我們?nèi)绾卧诂F(xiàn)有的材料體系里,去開(kāi)發(fā)更安全的電池技術(shù),這對(duì)電池公司是關(guān)鍵。上述專家進(jìn)一步表示。


充電樁等因素不可控


電動(dòng)汽車起火場(chǎng)景,大致可分為三類:一是停駛狀態(tài),并處于高溫、暴雨積水等環(huán)境;二是正在充電;三是行駛過(guò)程中。有業(yè)內(nèi)人士在做了大量的電池系統(tǒng)耐濫用性評(píng)估之后發(fā)現(xiàn),在沒(méi)發(fā)生故障條件下,電動(dòng)汽車不會(huì)輕易起火。


結(jié)合目前案例,充電過(guò)程中的起火是最為常見(jiàn)的。除材料之外、電動(dòng)汽車起火也有充電樁的問(wèn)題,目前國(guó)內(nèi)充電樁制造水平不高,和電池系統(tǒng)的通訊存在問(wèn)題,經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)充問(wèn)題,導(dǎo)致電池?zé)崾Э?。上述電池專家表示?/p>

從充電原理上看,電動(dòng)汽車在充電過(guò)程中,電芯、BMS(電池管理系統(tǒng))、傳感器,三個(gè)環(huán)節(jié)配合不好,自燃就有可能發(fā)生。具體來(lái)看,充電時(shí)充電樁會(huì)和電動(dòng)汽車的BMS(電池管理系統(tǒng))通訊連接,但電芯永遠(yuǎn)不可能完全一致,都有不同的特性,考慮到成本等因素,目前大多數(shù)車企尚無(wú)法做到為電池單獨(dú)開(kāi)發(fā)管理策略,一旦BMS發(fā)生故障,很有可能引起起火。


對(duì)此,上述電池專家認(rèn)為:國(guó)內(nèi)充電樁前期發(fā)展過(guò)于散亂,水平也參差不齊。公司急于攻城略地,充電樁的質(zhì)量無(wú)法得到保障。曾有人去做實(shí)驗(yàn)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)高速公路很多樁都沒(méi)法使用,存在一些安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)。


同時(shí),他還提道:現(xiàn)在不僅在乘用車領(lǐng)域,在商用車領(lǐng)域也存在充電樁的問(wèn)題。雖然BMS統(tǒng)有一級(jí)、二級(jí)預(yù)警,但是假如都失效了的話,很容易引起電池過(guò)充,導(dǎo)致起火事件的發(fā)生。


還有不少隱性問(wèn)題


八月三十一日,一輛力帆650EV車型在廣州增城區(qū)當(dāng)街起火自燃。力帆汽車隨后回應(yīng)稱,初步判定,由于廣州連日暴雨,此車輛被雨水浸泡超過(guò)2小時(shí),導(dǎo)致電池微滲漏。浸泡后,客戶未主動(dòng)與服務(wù)站聯(lián)系檢測(cè),此后在客戶用車時(shí),因電芯短路,引發(fā)電池著火。


針對(duì)電池電芯短路問(wèn)題,朱玉龍認(rèn)為,屬于電芯生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量問(wèn)題。具體原理在于,金屬雜質(zhì)、隔膜破損等問(wèn)題導(dǎo)致內(nèi)部短路,而當(dāng)內(nèi)短路持續(xù)發(fā)生,不僅出現(xiàn)持續(xù)的自放電,還會(huì)釋放電能量導(dǎo)致溫升,溫升帶來(lái)的材料化學(xué)反應(yīng)又?jǐn)U大了短路路徑,形成了更大的短路電流,這種互相累積的互相增強(qiáng)的破壞,導(dǎo)致熱失控。


但也有分析認(rèn)為,從力帆汽車的回應(yīng)來(lái)看,此次起火事件未必是電芯本身的問(wèn)題。三元鋰離子電池要較高的安全系統(tǒng)供應(yīng)保護(hù),尤其是18650/21700結(jié)構(gòu)的圓柱電池,要的圓柱電池?cái)?shù)量要多得多,而對(duì)每一個(gè)電芯的安全防護(hù)就顯得至關(guān)重要。同時(shí)應(yīng)輔以智能液冷電池溫控系統(tǒng),保證電池的工作溫度。


目前,上汽、江淮等車企的新能源車型,都能保證動(dòng)力鋰電池達(dá)到IP67防護(hù)級(jí)別,并且在30分鐘以內(nèi)的泡水后,動(dòng)力鋰電池?zé)o故障。而力帆采用的風(fēng)冷式散熱系統(tǒng),以及自行Pack組裝電池組的安全性能,在防止因短路而引發(fā)高溫方面,可能存在不足。


電動(dòng)汽車起火重要原因在于,動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)公司和車企,不重視安全,為了降低成本,對(duì)電芯品控不嚴(yán)、BMS設(shè)計(jì)要求太低、沒(méi)有對(duì)動(dòng)力鋰電池包足夠的安全設(shè)計(jì)保護(hù)等。


八月二十六日,貴州銅陵的一輛安凱客車在行駛過(guò)程中起火,而安凱汽車該款客車車型的電池供應(yīng)商,是2017年在動(dòng)力鋰電池行業(yè)位列第三的沃特瑪。今年七月,沃特瑪資金鏈斷裂,決定給全體職工放假6個(gè)月。


電池公司假如不存在了,將怎么給電池做售后?這一系列問(wèn)題給整個(gè)新能源汽車行業(yè)留下了很多隱患。一位動(dòng)力鋰電池行業(yè)的專家對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示。


上述專家透露,今年動(dòng)力鋰電池行業(yè)哀聲一片。車企由于拿不到補(bǔ)貼,無(wú)法按時(shí)給電池公司付款,同時(shí)上游的電池材料公司數(shù)量少,處于賣方市場(chǎng),對(duì)回款的要求高,電池公司面對(duì)著很大的資金問(wèn)題。


對(duì)此,上述電池專家表示:在電池行業(yè)中,各大廠商都出過(guò)問(wèn)題,目前暴露出的問(wèn)題是少數(shù),還有很多沒(méi)有暴露出的問(wèn)題。


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