热失控成自燃主要诱因;动力电池发展面临高能量密度与电池安全性博弈;专家建议规范电池维修保养
2018年,新能源汽车迎来又一轮爆发式增长.据中汽协官方数据显示,2018年新能源汽车累计销量破百万辆.但与此同时,高增长的背后也暴露了不小的安全问题.
2018年8月25日,成都一辆威马EX5在威马汽车研究院园区内发生自燃;8月26日,安徽铜陵一辆安凯电动客车在路边起火;8月28日,一辆正在充电的厢式电动车起火;8月31日,广州街头一辆力帆650EV起火;9月1日,长春街头一辆特斯拉疑似起火;9月6日,合肥一辆奔驰电动汽车起火;10月10日,北京海淀区一辆长安奔奔EV起火……据新京报记者不完全统计,仅2018年年内,新能源汽车的自燃事件发生多达30余起.
多起自燃事件的发生,使得行业开始审视自燃事件背后的技术和质量问题.中国科学院院士欧阳明高在今年1月份举办的中国电动汽车百人会上给出的原因是,电池热失控引发自燃,"现在的电动车为追求高能量密度高续航,将电池中的隔膜厚度进行削减,给电池安全造成了一定的安全隐患,很容易造成热失控.除此之外,国家补贴政策的快速调整与动力电池系统开发周期不协调,导致产品无法得到充分验证,进而产生安全隐患."
因此,如何在新能源汽车快速发展、提升其电池密度和续航里程的同时,保证电池和整车的安全性,成为当下需要解决的关键问题.
热失控成自燃主要诱因
目前,业内普遍认为,引发电池热失控的原因主要是热辐射、电池内部短路、恶劣环境滥用.
据前瞻产业研究院对2017年以来新能源汽车的起火事故分析统计,充电场景是起火的高发场景,占比达50%.而起火事故的原因中,动力电池自燃占比为31%,主要是由于锂电池发生内部或者外部短路后,短时间内电池释放出大量热量,温度急剧升高,导致热失控.
欧阳明高称,由于动力电池在工作时会发热,其正常情况下可控,但在电池温度过高或充电电压过高时,电池内部化学反应会接连发生,产生连锁反应,使电池内压及温度急剧上升,进而引发电池热失控,引起燃烧或爆炸.
抛开外部的使用和环境问题的变化,发热原因与本身的制造材料与工艺也息息有关,电池使用时间过长、电池包温度不均、短路等问题都可能导致热失控.
"原因很多,但最主要是电池验证不足."国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬认为,动力电池组是非常复杂的能量系统.一个电池的安全和循环寿命,除了关乎电池自身产品质量,更重要的就是安全管控.
新京报记者向新能源汽车测试工程师了解到,目前新能源汽车电池验证普遍面临以下几点问题,一是动力电池验证时间短;二是验证手段不完善;三是过程执行不规范.
这位工程师解释称,由于现在厂家都跟着政策走,为了缩短测试周期,让新车尽快上市,对于动力电池的细节方面验证并不全面,而且行业内很多企业可能都没有实现动力电池验证的相应技术手段和能力.
电池高能量密度与安全的平衡战
宾夕法尼亚州立大学电化学发动机中心主任王朝阳曾举过一个生动的例子:我们做电池的科学家跟工程师,每天是在玩折中的游戏.这里的折中,指的就是高能量密度与电池安全的折中.
在如今新能源汽车的火热发展之下,高能量密度的动力电池带来的高续航,成为车企争相追逐的目标.但不同的是,一些车企选择在技术研究上投入,通过技术研发实现高续航与车辆安全的平衡,也有一些企业选择简化这一流程.
据业内人士爆料称,由于国家政策将动力电池高密度与补贴挂钩,一些企业为了拿补贴,在技术尚不完全成熟且缺乏严格验证的情况下,匆忙上马高能量密度电池项目.由于这些电池开发时间短,尚不成熟,加之不断缩短和简化的验证试验环节,问题随之而来.
目前动力电池的主要问题是,随着能量密度的提高,热失控几率呈上升趋势.业内普遍认为,从电池形态和材料来看,动力电池将会从正极减钴到无钴、负极加硅、电解质减有机溶剂,逐步向全固态方向发展.据欧阳明高分析,目前全固态电解质还有很多技术瓶颈需克服,大规模商业化估计在2025-2030年左右.
他认为,将补贴和动力电池能量密度挂钩没有问题,但要符合技术发展规律,对能量密度的提升不宜过快过频,新能源汽车发展的节奏一定要稳.
业内分析认为,未来随着今年年内补贴退坡,国家逐步取消对续驶里程、能量密度等细节要求之后,技术的决策权将回到企业,市场对于产品的选择也会更加苛刻,没有技术含量、达不到安全标准的企业,面临的将是淘汰风险.
专家建议规范维护保养电池
目前新能源汽车屡次出现的自燃问题,已经引起了行业内的广泛重视.
有专家指出,过去几年尤其是在电动汽车推广应用初期,很多厂商都向消费者灌输了电动车不需要维护保养的理念,其实这是一个很大的认识误区,电动汽车尤其是电池也需要定期保养.
今年1月10日,中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟、中国电动汽车充电基础设施促进联盟联合发布《电动汽车安全指南》建议,电动汽车应定期在售后服务中心检查,建议保养周期为每5000公里或半年.定期保养的内容应包含均衡充电、气密性检测、绝缘性能检测、外观检查等.
王子冬也在发布会上表示:"为了安全性和可靠性,电动汽车需要定期检查和保养.但之前的动力电池系统很少考虑系统的可维修性,让用户在对动力电池系统进行维护时无从下手.所以,电池系统需要设计维护保养接口."
