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過度追求電池能量密度導致電動車起火事件頻發

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年01月19日  

從材料體系上,國家不斷追求高能量密度,本身并沒有錯,但安全風險確實比較高。

9月5日,在珠海香洲某停車場內,兩輛眾泰云100系列共享電動汽車在充電時起火燃燒。目前事故原因仍在調查當中。

電動車起火事件頻發:過度追求電池能量密度惹禍?

無獨有偶,當天美國NTSB也發布了一份在洛杉磯發生的特斯拉ModelS行駛中自燃事故的初步調查報告,確認了火災發生的事實。

與往年相比,今年電動汽車起火案例呈增多趨勢。21世紀經濟報道記者對已公開的案例統計發現,今年前9個月,各地被曝光的電動汽車燃燒事故已達十多起。值得一提的是,這些燃燒事故大多集中在6月至8月,正是各地高溫、暴雨頻發期。

上海捷新動力電池系統有限公司副總工程師朱玉龍在其專欄中提到,電動汽車除了動力系統不同外,底盤、車身、內外飾和低壓電器等都與傳統內燃機車型一致,所以易燃材料被引燃是車輛燃燒的主要原因。

電動車起火事件頻發:過度追求電池能量密度惹禍?

易燃材料主要指的是電池,與其他零部件關系不是很大。9月9日,一位電池專家在接受21世紀經濟報道記者采訪時表示,燃油車也有燃燒概率,但是電動車起火引起的關注更高,在發展過程中很容易成為焦點。

“電動車和燃油車相比差別主要在電機和電池,但電機不大可能出問題,電池才是關注的焦點。事實上,燃燒事故一旦曝光,對電池企業的傷害更大,整個事故的起因最終都會歸結到電池。”上述專家進一步表示。

電動汽車起火事件的曝光,大多是因為現場的照片、視頻經由網絡流傳開來,可見消費者對其關注度很高。

過于追求能量密度

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

一個公認的事實是,電池材料的能量密度越高,安全風險也就越高。“市場導向決定了電池生產企業用什么樣的材料,對比磷酸鐵鋰和三元電池兩種類型,前者的安全風險還是低一些。”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)鋰電池,實現了超過500公里的超高續航里程。但是僅僅ModelS一款車,在今年的3月至6月間,就發生了3起起火事故,甚至造成了2名青少年的死亡。

電動車起火事件頻發:過度追求電池能量密度惹禍?

“從材料體系上,國家不斷追求高能量密度,本身并沒有錯,但安全風險確實比較高。特斯拉在電池設計、電芯上代表了比較高的水平,目前仍然出現了一些問題,這意味著高能量密度的電池確實存在熱失控的風險。”上述電池專家表示。

因此,對于要不要堅持走高能量密度的路線,目前也出現了不同的聲音。

從消費者層面來看,高能量密度會實現高續航。但是電動汽車是不是一定需要達到500公里甚至更高的續航里程,才能跟燃油車抗衡,這需要重新審視。

有分析認為,隨著國內電動車銷量的增多,類似的起火事故也會越來越多,這就意味著需要更加安全的保障措施。

“當然從電芯的設計和制造上,能不能更安全,這是要從研發上考慮的,就是我們如何在現有的材料體系里,去開發更安全的電池技術,這對電池企業是關鍵。”上述專家進一步表示。

充電樁等因素不可控

電動汽車起火場景,大致可分為三類:一是停駛狀態,并處于高溫、暴雨積水等環境;二是正在充電;三是行駛過程中。有業內人士在做了大量的電池系統耐濫用性評估之后發現,在沒發生故障條件下,電動汽車不會輕易起火。

結合目前案例,充電過程中的起火是最為常見的。“除材料之外、電動汽車起火也有充電樁的問題,目前國內充電樁制造水平不高,和電池系統的通訊存在問題,經常出現過充問題,導致電池熱失控。”上述電池專家表示。

從充電原理上看,電動汽車在充電過程中,電芯、BMS(電池管理系統)、傳感器,三個環節配合不好,自燃就有可能發生。具體來看,充電時充電樁會和電動汽車的BMS(電池管理系統)通訊連接,但電芯永遠不可能完全一致,都有不同的特性,考慮到成本等因素,目前大多數車企尚無法做到為電池單獨開發管理策略,一旦BMS發生故障,很有可能引起起火。

對此,上述電池專家認為:“國內充電樁前期發展過于散亂,水平也參差不齊。企業急于攻城略地,充電樁的質量無法得到保障。曾有人去做實驗調查,發現高速公路很多樁都沒法使用,存在一些安全隱患和風險。”

同時,他還提道:“現在不僅在乘用車領域,在商用車領域也存在充電樁的問題。雖然BMS統有一級、二級預警,但是如果都失效了的話,很容易引起電池過充,導致起火事件的發生。”

還有不少隱性問題

8月31日,一輛力帆650EV車型在廣州增城區當街起火自燃。力帆汽車隨后回應稱,初步判定,由于廣州連日暴雨,此車輛被雨水浸泡超過2小時,導致電池微滲漏。浸泡后,客戶未主動與服務站聯系檢測,此后在客戶用車時,因電芯短路,引發電池著火。

針對電池電芯短路問題,朱玉龍認為,屬于電芯生產過程中質量問題。具體原理在于,金屬雜質、隔膜破損等問題導致內部短路,而當內短路持續發生,不僅產生持續的自放電,還會釋放電能量導致溫升,溫升帶來的材料化學反應又擴大了短路路徑,形成了更大的短路電流,這種互相累積的互相增強的破壞,導致熱失控。

但也有分析認為,從力帆汽車的回應來看,此次起火事件未必是電芯本身的問題。三元鋰電池需要較高的安全系統提供保護,尤其是18650/21700結構的圓柱電池,需要的圓柱電池數量要多得多,而對每一個電芯的安全防護就顯得至關重要。同時應輔以智能液冷電池溫控系統,保證電池的工作溫度。

目前,上汽、江淮等車企的新能源車型,都能保證動力電池達到IP67防護級別,并且在30分鐘以內的泡水后,動力電池無故障。而力帆采用的風冷式散熱系統,以及自行Pack組裝電池組的安全性能,在避免因短路而引發高溫方面,可能存在不足。

電動汽車起火主要原因在于,動力電池生產企業和車企,不重視安全,為了降低成本,對電芯品控不嚴、BMS設計要求太低、沒有對動力電池包足夠的安全設計保護等。

8月26日,貴州銅陵的一輛安凱客車在行駛過程中起火,而安凱汽車該款客車車型的電池供應商,是2017年在動力電池行業位列第三的沃特瑪。今年7月,沃特瑪資金鏈斷裂,決定給全體職工放假6個月。

“電池企業如果不存在了,將怎么給電池做售后?這一系列問題給整個新能源汽車行業留下了很多隱患。”一位動力電池行業的專家對21世紀經濟報道記者表示。

上述專家透露,今年動力電池行業哀聲一片。車企由于拿不到補貼,無法按時給電池企業付款,同時上游的電池材料企業數量少,處于賣方市場,對回款的要求高,電池企業面臨著很大的資金問題。

對此,上述電池專家表示:“在電池行業中,各大廠商都出過問題,目前暴露出的問題是少數,還有很多沒有暴露出的問題。”

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