电动汽车起火事件频发:过度追求电池能量密度惹祸?

2020-03-27      1232 次浏览

从材料体系上,国家不断追求高能量密度,本身并没有错,但安全风险确实比较高。


九月五日,在珠海香洲某停车场内,两辆众泰云100系列共享电动汽车在充电时起火燃烧。目前事故原因仍在调查当中。


无独有偶,当天美国NTSB也公布了一份在洛杉矶发生的特斯拉ModelS行驶中自燃事故的初步调查报告,确认了火灾发生的事实。


与往年相比,今年电动汽车起火案例呈增多趋势。21世纪经济报道记者对已公开的案例统计发现,今年前9个月,各地被曝光的电动汽车燃烧事故已达十多起。值得一提的是,这些燃烧事故大多集中在六月至八月,正是各地高温、暴雨频发期。


上海捷新动力锂电池系统有限公司副总工程师朱玉龙在其专栏中提到,电动汽车除了动力系统不同外,底盘、车身、内外饰和低压电器等都与传统内燃机车型一致,所以易燃材料被引燃是车辆燃烧的重要原因。


易燃材料重要指的是电池,与其他零部件关系不是很大。九月九日,一位电池专家在接受21世纪经济报道记者采访时表示,燃油车也有燃烧概率,但是电动汽车起火引起的关注更高,在发展过程中很容易成为焦点。


电动汽车和燃油车相比差别重要在电机和电池,但电机不大可能出问题,电池才是关注的焦点。事实上,燃烧事故一旦曝光,对电池公司的伤害更大,整个事故的起因最终都会归结到电池。上述专家进一步表示。


电动汽车起火事件的曝光,大多是因为现场的照片、视频经由网络流传开来,可见消费者对其关注度很高。


过于追求能量密度


在补贴新政的引导下,新能源汽车开始追求高续航里程,这就要求不断提升电池的能量密度。目前在新能源车型中,三元锂离子电池逐渐代替了磷酸铁锂离子电池成为主流,三元材料中镍钴锰的组合,也由曾经的333,逐步迈向了532、622、811。


一个公认的事实是,电池材料的能量密度越高,安全风险也就越高。市场导向决定了电池生产公司用什么样的材料,比较磷酸铁锂和三元电池两种类型,前者的安全风险还是低一些。上述电池专家提道。


以特斯拉为例,它以镍的比例大于80%的高能量密度三元(镍钴铝)锂离子电池,实现了超过500公里的超高续航里程。但是仅仅ModelS一款车,在今年的三月至六月间,就发生了3起起火事故,甚至造成了2名青少年的死亡。


从材料体系上,国家不断追求高能量密度,本身并没有错,但安全风险确实比较高。特斯拉在电池设计、电芯上代表了比较高的水平,目前仍然出现了一些问题,这意味着高能量密度的电池确实存在热失控的风险。上述电池专家表示。


因此,关于要不要坚持走高能量密度的路线,目前也出现了不同的声音。


从消费者层面来看,高能量密度会实现高续航。但是电动汽车是不是一定要达到500公里甚至更高的续航里程,才能跟燃油车抗衡,这要重新审视。


有分析认为,随着国内电动汽车销量的增多,类似的起火事故也会越来越多,这就意味着要更加安全的保障措施。


当然从电芯的设计和制造上,能不能更安全,这是要从研发上考虑的,就是我们如何在现有的材料体系里,去开发更安全的电池技术,这对电池公司是关键。上述专家进一步表示。


充电桩等因素不可控


电动汽车起火场景,大致可分为三类:一是停驶状态,并处于高温、暴雨积水等环境;二是正在充电;三是行驶过程中。有业内人士在做了大量的电池系统耐滥用性评估之后发现,在没发生故障条件下,电动汽车不会轻易起火。


结合目前案例,充电过程中的起火是最为常见的。除材料之外、电动汽车起火也有充电桩的问题,目前国内充电桩制造水平不高,和电池系统的通讯存在问题,经常出现过充问题,导致电池热失控。上述电池专家表示。


从充电原理上看,电动汽车在充电过程中,电芯、BMS(电池管理系统)、传感器,三个环节配合不好,自燃就有可能发生。具体来看,充电时充电桩会和电动汽车的BMS(电池管理系统)通讯连接,但电芯永远不可能完全一致,都有不同的特性,考虑到成本等因素,目前大多数车企尚无法做到为电池单独开发管理策略,一旦BMS发生故障,很有可能引起起火。


对此,上述电池专家认为:国内充电桩前期发展过于散乱,水平也参差不齐。公司急于攻城略地,充电桩的质量无法得到保障。曾有人去做实验调查,发现高速公路很多桩都没法使用,存在一些安全隐患和风险。


同时,他还提道:现在不仅在乘用车领域,在商用车领域也存在充电桩的问题。虽然BMS统有一级、二级预警,但是假如都失效了的话,很容易引起电池过充,导致起火事件的发生。


还有不少隐性问题


八月三十一日,一辆力帆650EV车型在广州增城区当街起火自燃。力帆汽车随后回应称,初步判定,由于广州连日暴雨,此车辆被雨水浸泡超过2小时,导致电池微渗漏。浸泡后,客户未主动与服务站联系检测,此后在客户用车时,因电芯短路,引发电池着火。


针对电池电芯短路问题,朱玉龙认为,属于电芯生产过程中质量问题。具体原理在于,金属杂质、隔膜破损等问题导致内部短路,而当内短路持续发生,不仅出现持续的自放电,还会释放电能量导致温升,温升带来的材料化学反应又扩大了短路路径,形成了更大的短路电流,这种互相累积的互相增强的破坏,导致热失控。


但也有分析认为,从力帆汽车的回应来看,此次起火事件未必是电芯本身的问题。三元锂离子电池要较高的安全系统供应保护,尤其是18650/21700结构的圆柱电池,要的圆柱电池数量要多得多,而对每一个电芯的安全防护就显得至关重要。同时应辅以智能液冷电池温控系统,保证电池的工作温度。


目前,上汽、江淮等车企的新能源车型,都能保证动力锂电池达到IP67防护级别,并且在30分钟以内的泡水后,动力锂电池无故障。而力帆采用的风冷式散热系统,以及自行Pack组装电池组的安全性能,在防止因短路而引发高温方面,可能存在不足。


电动汽车起火重要原因在于,动力锂电池生产公司和车企,不重视安全,为了降低成本,对电芯品控不严、BMS设计要求太低、没有对动力锂电池包足够的安全设计保护等。


八月二十六日,贵州铜陵的一辆安凯客车在行驶过程中起火,而安凯汽车该款客车车型的电池供应商,是2017年在动力锂电池行业位列第三的沃特玛。今年七月,沃特玛资金链断裂,决定给全体职工放假6个月。


电池公司假如不存在了,将怎么给电池做售后?这一系列问题给整个新能源汽车行业留下了很多隐患。一位动力锂电池行业的专家对21世纪经济报道记者表示。


上述专家透露,今年动力锂电池行业哀声一片。车企由于拿不到补贴,无法按时给电池公司付款,同时上游的电池材料公司数量少,处于卖方市场,对回款的要求高,电池公司面对着很大的资金问题。


对此,上述电池专家表示:在电池行业中,各大厂商都出过问题,目前暴露出的问题是少数,还有很多没有暴露出的问题。


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