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動力鋰電池安全瓶頸期:過度追求比能量導致熱失控

鉅大LARGE  |  點擊量:792次  |  2020年08月10日  

九月二十日,在杭州舉辦的全球未來出行大會上,汽車業內對目前的電動汽車安全問題進行了深入分析。據不完全統計,今年,僅公開報道的電動汽車起火事件就高達近20起。


我國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高認為,電動汽車起火事故重要是產品質量問題。產品質量問題就是指產品在設計、制造、驗證、使用過程中沒有嚴格遵守相關技術標準和規范,重要包括三類:第一是電池產品測試驗證不足;第二是車輛使用過程中可靠性變化;第三是充電安全管理技術有問題。


動力鋰電池問題是電動汽車起火重要誘因。歐陽明高表示:“近些年,國外電動汽車起火的原因重要源于碰撞,而國內電動汽車起火重要有幾個特點:一是以三元電池為主,數量超過一半;二是以圓柱形電池為主,因為這種類型電池是鋼殼,包裹得比較緊,一旦發生熱失控就會爆炸;三是充電失火的事故占比比較大。”


過去幾年,在國家大力扶持下,新能源汽車產業取得了快速發展。數據顯示,去年,新能源汽車生產了79.4萬輛,產量已占到當年汽車總產量的2.7%,近五年年均復合上升率達130%,持續三年的產銷量居世界第一,占全球市場保有量的50%以上。今年前八月,新能源汽車的產銷分別完成了60.7萬輛和60.1萬輛,同比分別上升75.4%和88%。


行業內權威人士提醒,在取得成績的同時,也要清醒地看到我國新能源汽車產業發展的基礎還不牢固。工業和信息化部裝備工業司副司長羅俊杰提到:“目前國內動力鋰電池綜合性能仍需提升,從資源開發到回收利用等全產業鏈的發展還不夠平衡,安全等問題使我國新能源汽車產業在未來一段時間內,仍處于‘爬坡過坎’的階段。”


過度追求補貼


通過對事故的調查分析,多位專家認為,電池熱失控是起火的主因,因為當電池達到一定溫度時,電池就會出現連鎖的放熱反應,溫度快速上升,最高的速度可達到每秒鐘溫升接近1千度。


引起熱失控的原因有多種,電池包本身溫度不均勻,局部區域溫度高,過充過放、外短路、內短路等原因都會放熱,此外還有機械原因,如進水、密封不好、碰撞等等。記者了解到,一般情況下,電池放電到一定程度后不會熱失控,熱失控一般都是在滿電狀態,所以充電的時候容易引起熱失控。從車型來看,發生事故的車輛重要是舊車型,電池能量密度并不高。


和往年相比,今年電動汽車起火事件更加頻繁,一些公司為了盡快拿到補貼,開始降低生產標準。同時,很大一部分公司并沒有建立公司內部的電池安全測試標準,部分公司甚至沒有電池安全測試的能力,生產出來的電池質量參差不齊。


歐陽明高表示:“目前電池產品測試驗證不足。由于補貼退坡的政策周期是一年一次,總體來看與產品的開發周期不是很匹配,有些公司盲目地追求高比能量,縮短了測試驗證的時間。為了縮短開發周期往往首選物理的改進方法,比如把電池活性材料增厚,隔膜減薄,這樣電池比能量會上升,但是安全性能會下降。”


除了電池本身,電動汽車在充電的過程中也容易起火。“BMS的廠商和充電機的廠商沒有嚴格的執行新頒布的國家標準。正常情況下,電池管理系統對充電有很好的斷電功能,但很多公司目前并沒有嚴格執行功能安全的規范,即ISO26262《道路車輛功能安全》規范,比如充電繼電器的粘連應該有診斷功能,但有的公司為了節省成本就沒有裝載,電池管理系統與充電樁也沒有裝備合格的絕緣檢測裝置。”歐陽明高表示。


技術推廣不宜過快


根據我國新能源汽車動力鋰電池比能量發展的趨勢,很快就會向300瓦時/公斤的高比能量電池邁進,這就是所謂的高鎳三元811電池,將很快進入市場,同時,它們也比原來的電池面對更高的安全技術要求。


針對國家提出的產業化目標,即2020年單體達到350瓦時/公斤,系統260瓦時/公斤,循環壽命2000次。多位專家認為,要求偏高,不宜強行推行,此外還建議補貼政策要符合技術發展的規律,對能量密度的提升不宜過快、不宜更改過頻。


歐陽明高表示:“電池安全是電池技術革命性突破的第一重點,也是純電動汽車性能提升的第一關鍵,電池產業發展越往后期,電池安全就越變成一個瓶頸技術,比如十分鐘充300公里以上的快充技術,電池電壓從300V提高到600V甚至800V,這些都與安全相關,也是今后純電動汽車競爭的主戰場。可以說安全是電動汽車可持續發展的生命線,要全面提升現有鋰離子動力鋰電池系統安全技術,全力突破新型固態電池技術。”


對此,英飛凌科技汽車電子事業部副總裁徐輝說:“我認為電動汽車起火是一個行業發展的過程,我們不能過度地去強調因為某一輛車發生自燃現象,就斷定整個技術不安全。在發展過程中,公司應該更多去做一些實驗和驗證。同時,我認為標準也很重要,個人更希望政府的法律法規從整車分布到各個零部件,當然目前新能源車還沒有達到傳統燃油車的技術程度,所以大家都要去參與到這個過程中,更快地讓體系能夠完善。”


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