自燃頻發(fā) 新能源汽車電池安全顯現(xiàn)
2018年,新能源汽車迎來又一輪爆發(fā)式增長。據中汽協(xié)官方數(shù)據顯示,2018年新能源汽車累計銷量破百萬輛。但與此同時,高增長的背后也暴露了不小的安全問題。
2018年8月25日,成都一輛威馬EX5在威馬汽車研究院園區(qū)內發(fā)生自燃;8月26日,安徽銅陵一輛安凱電動客車在路邊起火;8月28日,一輛正在充電的廂式電動車起火;8月31日,廣州街頭一輛力帆650EV起火;9月1日,長春街頭一輛特斯拉疑似起火;9月6日,合肥一輛奔馳電動汽車起火;10月10日,北京海淀區(qū)一輛長安奔奔EV起火……據新京報記者不完全統(tǒng)計,僅2018年年內,新能源汽車的自燃事件發(fā)生多達30余起。
多起自燃事件的發(fā)生,使得行業(yè)開始審視自燃事件背后的技術和質量問題。中國科學院院士歐陽明高在今年1月份舉辦的中國電動汽車百人會上給出的原因是,電池熱失控引發(fā)自燃,“現(xiàn)在的電動車為追求高能量密度高續(xù)航,將電池中的隔膜厚度進行削減,給電池安全造成了一定的安全隱患,很容易造成熱失控。除此之外,國家補貼政策的快速調整與動力電池系統(tǒng)開發(fā)周期不協(xié)調,導致產品無法得到充分驗證,進而產生安全隱患。”
因此,如何在新能源汽車快速發(fā)展、提升其電池密度和續(xù)航里程的同時,保證電池和整車的安全性,成為當下需要解決的關鍵問題。
熱失控成自燃主要誘因
目前,業(yè)內普遍認為,引發(fā)電池熱失控的原因主要是熱輻射、電池內部短路、惡劣環(huán)境濫用。
據前瞻產業(yè)研究院對2017年以來新能源汽車的起火事故分析統(tǒng)計,充電場景是起火的高發(fā)場景,占比達50%。而起火事故的原因中,動力電池自燃占比為31%,主要是由于鋰電池發(fā)生內部或者外部短路后,短時間內電池釋放出大量熱量,溫度急劇升高,導致熱失控。
歐陽明高稱,由于動力電池在工作時會發(fā)熱,其正常情況下可控,但在電池溫度過高或充電電壓過高時,電池內部化學反應會接連發(fā)生,產生連鎖反應,使電池內壓及溫度急劇上升,進而引發(fā)電池熱失控,引起燃燒或爆炸。
拋開外部的使用和環(huán)境問題的變化,發(fā)熱原因與本身的制造材料與工藝也息息有關,電池使用時間過長、電池包溫度不均、短路等問題都可能導致熱失控。
“原因很多,但最主要是電池驗證不足。”國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬認為,動力電池組是非常復雜的能量系統(tǒng)。一個電池的安全和循環(huán)壽命,除了關乎電池自身產品質量,更重要的就是安全管控。
新京報記者向新能源汽車測試工程師了解到,目前新能源汽車電池驗證普遍面臨以下幾點問題,一是動力電池驗證時間短;二是驗證手段不完善;三是過程執(zhí)行不規(guī)范。
這位工程師解釋稱,由于現(xiàn)在廠家都跟著政策走,為了縮短測試周期,讓新車盡快上市,對于動力電池的細節(jié)方面驗證并不全面,而且行業(yè)內很多企業(yè)可能都沒有實現(xiàn)動力電池驗證的相應技術手段和能力。
電池高能量密度與安全的平衡戰(zhàn)
賓夕法尼亞州立大學電化學發(fā)動機中心主任王朝陽曾舉過一個生動的例子:我們做電池的科學家跟工程師,每天是在玩折中的游戲。這里的折中,指的就是高能量密度與電池安全的折中。
在如今新能源汽車的火熱發(fā)展之下,高能量密度的動力電池帶來的高續(xù)航,成為車企爭相追逐的目標。但不同的是,一些車企選擇在技術研究上投入,通過技術研發(fā)實現(xiàn)高續(xù)航與車輛安全的平衡,也有一些企業(yè)選擇簡化這一流程。
據業(yè)內人士爆料稱,由于國家政策將動力電池高密度與補貼掛鉤,一些企業(yè)為了拿補貼,在技術尚不完全成熟且缺乏嚴格驗證的情況下,匆忙上馬高能量密度電池項目。由于這些電池開發(fā)時間短,尚不成熟,加之不斷縮短和簡化的驗證試驗環(huán)節(jié),問題隨之而來。
目前動力電池的主要問題是,隨著能量密度的提高,熱失控幾率呈上升趨勢。業(yè)內普遍認為,從電池形態(tài)和材料來看,動力電池將會從正極減鈷到無鈷、負極加硅、電解質減有機溶劑,逐步向全固態(tài)方向發(fā)展。據歐陽明高分析,目前全固態(tài)電解質還有很多技術瓶頸需克服,大規(guī)模商業(yè)化估計在2025-2030年左右。
他認為,將補貼和動力電池能量密度掛鉤沒有問題,但要符合技術發(fā)展規(guī)律,對能量密度的提升不宜過快過頻,新能源汽車發(fā)展的節(jié)奏一定要穩(wěn)。
業(yè)內分析認為,未來隨著今年年內補貼退坡,國家逐步取消對續(xù)駛里程、能量密度等細節(jié)要求之后,技術的決策權將回到企業(yè),市場對于產品的選擇也會更加苛刻,沒有技術含量、達不到安全標準的企業(yè),面臨的將是淘汰風險。
專家建議規(guī)范維護保養(yǎng)電池
目前新能源汽車屢次出現(xiàn)的自燃問題,已經引起了行業(yè)內的廣泛重視。
有專家指出,過去幾年尤其是在電動汽車推廣應用初期,很多廠商都向消費者灌輸了電動車不需要維護保養(yǎng)的理念,其實這是一個很大的認識誤區(qū),電動汽車尤其是電池也需要定期保養(yǎng)。
今年1月10日,中國汽車工業(yè)協(xié)會、中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟聯(lián)合發(fā)布《電動汽車安全指南》建議,電動汽車應定期在售后服務中心檢查,建議保養(yǎng)周期為每5000公里或半年。定期保養(yǎng)的內容應包含均衡充電、氣密性檢測、絕緣性能檢測、外觀檢查等。
王子冬也在發(fā)布會上表示:“為了安全性和可靠性,電動汽車需要定期檢查和保養(yǎng)。但之前的動力電池系統(tǒng)很少考慮系統(tǒng)的可維修性,讓用戶在對動力電池系統(tǒng)進行維護時無從下手。所以,電池系統(tǒng)需要設計維護保養(yǎng)接口。”
一位在北汽新能源從業(yè)多年的工程師3月11日對新京報記者表示,動力電池安全問題的發(fā)生,也與目前技術還未達到非常成熟階段有關,傳統(tǒng)燃油車也經歷了這樣的發(fā)展階段,因此新能源汽車的技術也需要時間來磨合沉淀。