鉅大LARGE | 點擊量：974次 | 2019年02月16日
新能源汽車安全引關(guān)注
新能源汽車起火事件頻繁進(jìn)入大眾視野，行業(yè)由“里程焦慮”轉(zhuǎn)入“安全焦慮”。多位業(yè)內(nèi)人士告訴中國證券報記者，新能源汽車安全事故主要由動力電池熱失控所引起。熱失控原因錯綜復(fù)雜，事故源頭難以明確，安全性問題應(yīng)得到高度重視。
業(yè)界不斷反思電動汽車的安全問題，盲目追求高能量密度成為焦點。多位專業(yè)人士指出，理論上電池能量密度與安全性成反比。企業(yè)追求高能量密度，安全問題隨之暴露。雖然未能明確已發(fā)生的起火事件與追求能量密度存在多大相關(guān)性，但隨著高鎳三元電池進(jìn)入市場，新能源汽車面臨更高的安全技術(shù)要求。
如何在高能量密度和提高安全性間取得平衡，成為當(dāng)前業(yè)內(nèi)亟待解決的一大難題。各家企業(yè)則從單體電芯、模組設(shè)計和電池包的結(jié)構(gòu)設(shè)計多個層級提高整體安全性。
安全焦慮
“2018年新能源汽車發(fā)生數(shù)起召回事件，逐漸走出里程焦慮的新能源汽車似乎陷入安全焦慮困局。”這是一位新能源汽車裝備行業(yè)上市公司高管發(fā)出的感慨。起火事件頻繁進(jìn)入大眾視野，新能源汽車安全問題被提及的頻率越來越高。
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2018年10月底，國家市場監(jiān)督管理總局相關(guān)負(fù)責(zé)人稱，據(jù)掌握的輿情信息，2018年已發(fā)生新能源汽車起火事件40余起。鑒于車輛火災(zāi)事故可能與電器線路、燃料電池等因素相關(guān)，且部分證據(jù)在燃燒過程中消失或發(fā)生變化，缺陷調(diào)查非常困難。截至2018年10月底，該局已組織缺陷產(chǎn)品管理中心啟動新能源汽車缺陷調(diào)查10起，會同相關(guān)部門開展火災(zāi)事故現(xiàn)場調(diào)查5次，督促相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)實施召回5次。其中，召回涉及5家企業(yè)24個車型的3.56萬缺陷車輛，缺陷原因多為電控和機(jī)械故障。
“正常行駛情況下，電動車極少會發(fā)生安全事故，電動車起火一般發(fā)生碰撞、靜止、水浸等特殊場景。”深圳某大型電池廠商研發(fā)工程師告訴中國證券報記者。
該人士指出，單從材料體系來看，新能源汽車起火風(fēng)險要比傳統(tǒng)燃油車高。“鋰是堿金屬里的活潑金屬，電動汽車裝載的鋰離子電池本身就是一個能量體，發(fā)生嚴(yán)重碰撞會有起火危險。而燃油車基本不存在自燃或爆炸風(fēng)險，即便撞到油箱，油漏出來后，只要沒有明火點燃，基本不會發(fā)生爆炸。”
“電動車誕生之初，行業(yè)對其裝載的鋰電池活潑性就有預(yù)知，所以一直高度重視汽車安全性問題。2018年以來，多起新能源汽車起火事件加大了消費者擔(dān)憂，社會關(guān)注度一下起來了。”她告訴記者。
原國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬強(qiáng)調(diào)，新能源汽車起火原因未明，安全性問題更應(yīng)該得到重視。“到底哪個環(huán)節(jié)出了問題目前還沒有調(diào)查清楚，是生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制？還是后期使用中出現(xiàn)的問題？什么樣的場景下會出現(xiàn)問題，現(xiàn)在都說不清楚。”
安全性的擔(dān)憂隨著新能源汽車保有量不斷攀升而加大。據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計，2018全年新能源汽車銷售125.6萬輛，同比增長61.7%。據(jù)平安證券披露的研報，2018年全國新能源汽車保有量達(dá)261萬輛，占汽車總量的1.09%。從統(tǒng)計情況看，近五年新能源汽車保有量年均增加50萬輛。
“隨著新能源汽車保有量越來越多，安全事故數(shù)量也在攀升。現(xiàn)在發(fā)生安全事故的新能源汽車主要是2016年、2017年生產(chǎn)的。隨著汽車技術(shù)不斷提升，起火概率逐步降低，但目前的安全事故比例仍偏高，應(yīng)該引起行業(yè)重視。”業(yè)內(nèi)人士告訴中國證券報記者。
探究原因
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，新能源汽車安全事故主要由動力電池?zé)崾Э卦斐伞Ｉ鲜錾钲谀炒笮碗姵貜S商研發(fā)工程師指出，熱失控是指電池內(nèi)部短路導(dǎo)致正負(fù)極接觸，內(nèi)部溫度不斷升高引發(fā)電池芯體起火，進(jìn)而蔓延到周圍電芯。
“熱失控僅僅是結(jié)果。電池?zé)崾Э卦蝈e綜復(fù)雜，這也是業(yè)內(nèi)認(rèn)為事故源頭難以明確的主要原因。”某券商新能源汽車分析師指出。
嚴(yán)重碰撞和電池過充被認(rèn)為是引發(fā)電池?zé)崾Э氐膬纱笤颉！斑@兩類場景都容易導(dǎo)致熱失控。嚴(yán)重碰撞會令電芯變形，導(dǎo)致內(nèi)短路并引發(fā)熱失控。另外一種情況是電池過充。正常情況下如果電池過充，BMS（電池管理系統(tǒng)）有斷電保護(hù)功能。當(dāng)BMS管理失效的時候，電量驅(qū)使鋰離子不斷聚集最終造成熱失控。”一位不愿具名的業(yè)內(nèi)人士指出。
業(yè)界在不斷反思汽車安全性問題，盲目追求高能量密度成為討論焦點。
電池的能量密度指的是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。真鋰研究首席分析師墨柯指出，按照鎳鈷錳的比例，三元可以分為523、622、811多個體系。目前市場主流電池體系為523，高鎳三元材料（622、811）由于具備高能量密度優(yōu)勢成為行業(yè)研發(fā)重點。
“從三元材料體系本身來說，鎳的含量越高，安全性越來越差。”上述深圳某大型電池廠商研發(fā)工程師指出，“能量密度跟安全性相當(dāng)于杠桿的兩端，一端高，另一端就低，很難平衡。隨著電池能量密度越來越高，單位體積或質(zhì)量聚集的能量越大，安全性越來越差，暴露的問題就越多。”
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，從市場情況出發(fā)，行業(yè)確實存在提高能量密度、增加續(xù)航能力的內(nèi)在需求。
續(xù)航能力一直被認(rèn)為是評價新能源汽車性能的關(guān)鍵指標(biāo)。為了提高續(xù)航里程，新能源汽車補貼政策直接與電池能量密度掛鉤。根據(jù)2018年6月實施的補貼政策，電池系統(tǒng)能量密度補貼門檻由2017年的90Wh/kg提升至105Wh/kg，105（含）-120Wh/kg的車型按0.6倍補貼，120（含）-140Wh/kg的車型按1倍補貼，140（含）-160Wh/kg的車型按1.1倍補貼，160Wh/kg及以上的車型按1.2倍補貼。
“為拿到補貼，很多廠商盲目追求高能量密度，犧牲了部分安全性。前幾年我們就很擔(dān)憂事故風(fēng)險。”上述業(yè)內(nèi)人士指出。舉個例子，乘用車尺寸相對比較小，想要增加里程，只能放更多的電池或排列得更擠。很多電池廠就將安全冷卻方式從液冷改為風(fēng)冷。液冷的冷卻效果更佳，但管道、系統(tǒng)占空間，導(dǎo)致電池包能量密度下降。相比之下，風(fēng)冷系統(tǒng)占據(jù)空間小但效果一般，一定程度上增加了安全風(fēng)險。
該人士同時強(qiáng)調(diào)，由于電池開發(fā)周期和補貼退坡周期不匹配，盲目追求補貼導(dǎo)致電池驗證不足，進(jìn)而引發(fā)安全問題。“補貼退坡的政策周期通常為一年重新發(fā)布，一款新的新能源車開發(fā)周期包括設(shè)計、驗證、測試、量產(chǎn)、調(diào)試等，單從設(shè)計到量產(chǎn)就至少需要一年時間。如果按正常節(jié)奏開發(fā)，可能上不了最新的補貼目錄。這就倒逼行業(yè)縮短設(shè)計、驗證流程，可能留下安全隱患。”
但上述深圳某大型電池廠商研發(fā)工程師告訴記者，頭部廠商技術(shù)能力較強(qiáng)，用一代電池產(chǎn)品的同時，能夠儲備一代、開發(fā)一代，驗證上比較充分。同時，多位業(yè)內(nèi)人士表示，不能完全把電池安全問題歸咎于過度追求能量密度。
墨柯指出，雖然電池安全性問題與過度追求能量密度有比較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，但電動汽車安全問題不一定由電池引起，也有可能是電機(jī)、電控、整車設(shè)計等方面出了問題。即便是電池問題，也不一定就是能量密度高所致，電池一致性不夠也可能是原因。
上述業(yè)內(nèi)人士指出，在補貼退坡的情況下，動力電池拼命降成本可能也是一個因素。比如，有些企業(yè)為了降低成本，采用無陶瓷涂覆或者涂覆工藝較差的隔膜。再加上目前隔膜普遍更薄，這樣電池就存在穿刺的風(fēng)險，可能造成內(nèi)短路。
王子冬強(qiáng)調(diào)，對高能量密度的追求在一定程度上加大了新能源汽車的安全性問題，但目前還沒有確鑿的數(shù)據(jù)證明高能量密度和新能源汽車起火存在強(qiáng)相關(guān)性。“2018年新能源汽車的能量密度提高得很快，會不會出問題要看2019年的事故具體情況。”
“問題的核心在于行業(yè)缺乏充分的技術(shù)儲備，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)和制造的時機(jī)仍未成熟，就批量商業(yè)化推廣風(fēng)險較大。其中還有很多安全性問題沒有搞清楚，導(dǎo)致后續(xù)很多安全事故出現(xiàn)。”他強(qiáng)調(diào)。
尋找對策
“電池起火事件和追求能量密度有多大相關(guān)性還很難講清楚。但從理論上講，能量密度越高，安全性越差，高能量密度電池面臨的安全技術(shù)要求肯定更高。”上述業(yè)內(nèi)人士指出。
2018年12月18日，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定》，在動力電池投資方面取消了“能量型車用動力電池單體比能量應(yīng)不低于300Wh/kg，系統(tǒng)比能量應(yīng)不低于220Wh/kg”的要求。
“取消這個指標(biāo)，一方面不希望太過于追求能量密度，從而忽視電池其他性能。另一方面，從材料體系本身來說，很難發(fā)展那么快達(dá)到原定的能量密度指標(biāo)。”上述深圳某大型電池廠商研發(fā)工程師指出。
東方證券分析師在研報中指出，能量密度強(qiáng)制性要求取消旨在將電池技術(shù)升級的驅(qū)動力由政策主導(dǎo)向市場按需推進(jìn)轉(zhuǎn)變。動力電池在補貼政策的刺激下，經(jīng)歷了NCM111→NCM523→NCM622→NCM811技術(shù)升級路線，過快的技術(shù)升級帶來一定的安全隱患。因此，動力電池技術(shù)升級節(jié)奏將放緩，控成本將成為首要任務(wù)。但技術(shù)升級大趨勢仍不變。
墨柯認(rèn)為，補貼完全退出后，對能量密度的追求會適當(dāng)降溫。但從更長遠(yuǎn)來看，電動汽車發(fā)展面臨的最大問題仍是里程問題，解決這個問題的最好辦法就是提高電池能量密度，而不是多裝電池，追求高能量密度仍是大勢所趨。
“補貼退出后，電池廠或車企在能量密度選擇上會由市場主導(dǎo)，根據(jù)消費者的需要推出相應(yīng)車型，切切實實考慮到消費者的需求。”上述深圳某大型電池廠商研發(fā)工程師指出。
天風(fēng)證券分析師楊藻認(rèn)為，新能源乘用車追求高能量密度長期趨勢不會改變。一方面是市場驅(qū)動，消費者希望車輛有更高的續(xù)航能力；另一方面，乘用車裝載電池空間有限，如果電池能量密度較低，裝載電池過多會導(dǎo)致后備箱空間縮減或者后排座椅突出。
隨著高鎳三元材料成為研發(fā)重點，如何在高能量密度和提高安全性間取得平衡，成為當(dāng)前業(yè)內(nèi)亟待解決的一大難題。各家企業(yè)則基于自身所處的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)紛紛提出解決方案。
上述深圳某大型電池廠商研發(fā)工程師指出：“提高安全性主要是從三個層級來做，包括單體電芯、模組設(shè)計和電池包的結(jié)構(gòu)設(shè)計來提高整體安全性。單體電芯方面，可以通過在電解液中加入添加劑降低其易燃性，提高隔膜耐溫性，或者提高正極材料穩(wěn)定性等方式來改進(jìn)；模組設(shè)計方面，通過加強(qiáng)溫控設(shè)計、BMS充電管理或者改變單體連接方式提高安全性；車輛層面，可以通過電池的位置擺放以更好地散熱。安全問題非常重要，各個層級都有方案在做。”
浙江凌志新材料有限公司研究院院長張春暉指出，電芯企業(yè)在平衡能量密度和安全方面做了許多努力。另一條提高安全性的途徑在PACK系統(tǒng)層面，通過新材料應(yīng)用提高安全性能，可能比單純提高電芯安全性更有效率。
動力電池安全性引發(fā)了相關(guān)部門的重視。2019年1月10日，中汽協(xié)、中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟聯(lián)合組織行業(yè)編制的《電動汽車安全指南》正式發(fā)布。指南系統(tǒng)研究梳理從設(shè)計、供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)、售后、運維控制等過程的安全性風(fēng)險，形成安全管理保障體系。
中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長董揚指出，電動汽車的發(fā)展勢不可擋，但對于安全，全世界都沒有研究透徹，在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)還沒有正式實施之前，短期政府制定規(guī)則并不現(xiàn)實。因此，協(xié)會牽頭聯(lián)合行業(yè)制定一個安全指南，以參考性和指導(dǎo)性為原則給行業(yè)指導(dǎo)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，指南的推出將對提高新能源汽車安全性、促進(jìn)新能源汽車健康發(fā)展起到重要作用。
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