新能源電池車頻頻自燃的原因到底是什么?
最近一段時(shí)間,特斯拉一直處于輿論的漩渦中,沒有任何征兆的官降新聞引來大量特斯拉新車主的口水與征討。由于特斯拉降價(jià)的聲量太大,以致于幾乎在同一時(shí)間,特斯拉發(fā)生在美國佛羅里達(dá)的一起起火事故被降價(jià)的海量信息所掩蓋。這已經(jīng)不知道是特斯拉的第幾次起火事故了,伴隨著特斯拉的成長,電池自燃、起火這類事故也如影隨形,從來就沒有離開過。投射到國內(nèi)的新能源車領(lǐng)域,電池技術(shù)及其安全問題也一直是行業(yè)難以繞開的話題。在媒體大肆討論特斯拉營銷策略,新能源車市場趨勢的當(dāng)下,我們是否應(yīng)該回歸到新能源車產(chǎn)品本身,新能源車頻頻自燃的原因到底在哪?現(xiàn)在的電池解決方案是否就是新能源車安全與動(dòng)力兩者平衡的最優(yōu)解嗎?
新能源車電池自燃是“通病”,造車新勢力也無法例外
電池起火一直以來就是特斯拉難以擺脫的“魔咒”,最新的這起2月底發(fā)生在美國佛羅里達(dá)州的事故中,肇事特斯拉偏離道路撞上隔離區(qū)的樹木后引發(fā)了電池起火,遇難車主的尸體“嚴(yán)重?zé)齻?,無法辨認(rèn)”,更夸張的是,這輛車的鋰電池在事故發(fā)生一天后仍在警方停車場內(nèi)反復(fù)燃燒。
在此之前,特斯拉的電池安全問題一直被車主們所詬病。
2016年 1月,在挪威的一家超級充電站中,一輛正在充電的Model S突然起火,整輛車幾乎被燒得只剩架子;2017年4月,美國紐約州一名車主駕駛Model S撞到了路邊一塊巨石上,Model S開始自燃,所幸無人員傷亡,但這輛Model S幾乎燃燒殆盡;2018年5月,一輛特斯拉Model S在美國加州發(fā)生碰撞事故后起火,明火被撲滅后,電池組又發(fā)生了兩次自燃;6月在洛杉磯,女演員麥肯馬考的丈夫駕駛的特斯拉Model S在行駛中毫無征兆地冒煙起火。今年年初,重慶某小區(qū)的地下車庫中,一輛特Model S在未充電、未被碰撞的情況下發(fā)生自燃,所幸被物業(yè)及時(shí)撲滅……在中國,新能源車的事故率,特別是電池起火的幾率也大大高于傳統(tǒng)燃油汽車。根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2018年前10個(gè)月,國內(nèi)見諸報(bào)端的新能源車起火事件就超過40起,特別是8月和9月高溫天氣期間,新能源車事故密集發(fā)生。
8月26日,安徽省銅陵市公交公司一輛公交車在行駛過程中突然發(fā)生起火燃燒事故;8月31日,一輛力帆650電動(dòng)汽車在廣州增城區(qū)起火燃燒;9月5日,在珠海香洲某停車場內(nèi),兩輛眾泰云100系列共享電動(dòng)汽車在充電時(shí)起火燃燒;9月10日,福州市江濱路一輛比亞迪電動(dòng)汽車在撞上路邊護(hù)欄之后自燃……特別是去年8月25日,一輛威馬EX5在成都威馬研究院園區(qū)內(nèi)發(fā)生起火自燃,更是大大打擊了用戶對新能源車乃至造車新勢力們的信心。
下面的一組數(shù)據(jù)可能會(huì)讓大家對新能源車的整體質(zhì)量有一個(gè)直觀印象。2018年國內(nèi)300多家新能源車企累計(jì)銷售127萬輛新能源車,但國家市場監(jiān)督總局全年共召回了13.57萬新能源缺陷車輛,召回比例高達(dá)13.46%。其召回原因主要集中在電池和剎車助力泵這兩方面的問題。
高頻起火事故的背后,電池到底怎么了?
面對新能源車電池起火事故高發(fā)的現(xiàn)狀,中科院院士、中國電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長歐陽明高就公開表示“電池?zé)崾Э厥请妱?dòng)汽車自燃起火的主因之一”,所謂電池?zé)崾Э?,即電池在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)一定溫度,會(huì)產(chǎn)生連鎖熱反應(yīng)。
以特斯拉為例,該品牌車型普遍采用的是18650鋰電池——一種長得像五號電池的東西,通過BMS(電池控制系統(tǒng))對7000多節(jié)18650鋰電池組成的電池包進(jìn)行控制。這種電池動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)的最大缺陷在于,當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí),電芯或模組是非常容易移位,從而導(dǎo)致連接電芯的導(dǎo)線脫落和短路,自燃就難以避免了。同時(shí),由于電池被密封在電池包中,外界無法直接接觸,如果已經(jīng)出現(xiàn)過熱起火情況,即使滅掉了明火,但電池仍然在電池包內(nèi)繼續(xù)發(fā)熱,這也是為什么特斯拉發(fā)生起火事故后又會(huì)經(jīng)常復(fù)燃的原因。
雖然中國的新能源車在電池動(dòng)力總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上相比特斯拉要保守許多,但車輛經(jīng)過碰撞后,其電池的安全性也會(huì)受到很多不可預(yù)測因素影響,國內(nèi)車企對此也缺乏足夠的信心,一個(gè)明顯的例證在于,去年年初有疑似蔚來ES8的車型參與碰撞測試的視頻片段在網(wǎng)絡(luò)上流傳,但蔚來官方對碰撞測試分?jǐn)?shù)諱莫如深,截止2018年年底,C-NCAP公布分?jǐn)?shù)的新能源車型僅有3款,除了比亞迪唐DM拿到了五星高分外,云度π3和北汽EX360都只拿到了兩星評價(jià)。
對于新能源車來說,車輛的安全性并不光光是電池這一個(gè)配件的安全性,而是圍繞著電池這一核心配件的整套動(dòng)力系統(tǒng)的安全性,其中應(yīng)包括:觸電保護(hù)性能、電壓安全、電能安全、物理防護(hù)、電力系統(tǒng)負(fù)載端絕緣電阻、電解液泄漏、REESS安全評價(jià)(REESS的位置、REESS起火、爆炸)、高壓自動(dòng)斷開裝置等。對此最好的解決方案應(yīng)是從電池管理系統(tǒng)入手。
都知道電池有安全隱患,廠家為何不做改進(jìn)?
新能源車的電池問題由來已久,廠家對于自己電池技術(shù)的優(yōu)劣心中也有一本明賬,但為何少有廠家對此有所行動(dòng),或者說廠家對解除電池安全隱患的動(dòng)作遲遲不見成效呢?智能相對論認(rèn)為,原因或在以下三個(gè)方面。
1、競爭導(dǎo)向下的電池能量密度與安全性之間的平衡選擇
在現(xiàn)有技術(shù)下,電池能量密度與車輛的動(dòng)力表現(xiàn)和續(xù)航里程關(guān)系密切,然而在電池密度的另一面則是電池的安全系數(shù)。站在營銷的角度,動(dòng)力表現(xiàn)和續(xù)航里程這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)占有非常重要的位置,因而廠家在電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上,更傾向于提高電池能量密度,而這一做法的直接后果是以犧牲電池的安全性為代價(jià)。或許我們無法苛求電池技術(shù)能夠保證百分百的安全,但我們希望能夠在性能和安全之間有一個(gè)可以接受的事故發(fā)生比例,可是性能可以用參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)畫像,但是安全系數(shù)卻難以量化,在這方面,新能源汽車廠家顯然還沒有找到這兩者之間的平衡。
首先從電池制作原理上來看,如果提高鋰電池的鎳化程度,電池的比容量也將隨之提高,但電池的熱失控溫度和安全性會(huì)下降。像三元鋰電池的熱失控溫度不到200度,尤其是三元材料在達(dá)到一定溫度時(shí)可以分解釋放出氧元素,這使得電池包即便在密封的狀態(tài)下,電池內(nèi)部也具備了完整的燃燒要素。對于鋰電池的鎳化比例,行業(yè)并沒有達(dá)成共識。其次,電池廠家為提高電池能量密度,還在電池結(jié)構(gòu)上做文章,一些極端的做法甚至不惜犧牲安全控件的設(shè)計(jì)冗余來滿足能量密度的提高。這些都大大增加了新能源車的安全隱患。
2、提供樣品認(rèn)證與實(shí)際生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)存疑
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),新能源車所使用的動(dòng)力電池都必須通過過充實(shí)驗(yàn),即電池在過充的情況下,必須做到不起火、不爆炸,因而電池廠家在進(jìn)入汽車廠家的供應(yīng)商名單之前必須完成相關(guān)的技術(shù)認(rèn)證。然而,目前的行業(yè)現(xiàn)狀是,電池廠家的樣品都能通過認(rèn)證,但在生產(chǎn)過程中,是否按照樣品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)卻缺乏有效的監(jiān)管。制度上的漏洞在一方面也擴(kuò)大了新能源車的電池安全漏洞。
3、政策和技術(shù)發(fā)展的不明確性導(dǎo)致廠商不敢加大電池技術(shù)研發(fā)投入
在技術(shù)層面,雖然目前行業(yè)主流采用的鋰電池,但在鋰電池方案中,又有磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池,18650鋰電池等幾個(gè)分支,這些方案各有優(yōu)劣,同時(shí),像鎳鈷鋁三元電池、鎳鈷錳三元電池、燃料電池、固態(tài)電池等方案也有相當(dāng)?shù)穆暳浚谖磥?,還有石墨烯電池、氫燃料等備選方案。電池作為新能源車的核心配件,在沒有獲得行業(yè)一致認(rèn)可的技術(shù)方向之前,電池和汽車廠家缺乏足夠的自信扛起電池技術(shù)進(jìn)化的旗幟,在進(jìn)行技術(shù)研發(fā)時(shí)畏手畏腳,不敢放手一搏,正是因?yàn)檫@種想贏怕輸?shù)男膽B(tài),大大拖慢了電池研發(fā)的速度。
在政策層面,國內(nèi)很多新能源車廠家都是瞄準(zhǔn)國家的補(bǔ)貼政策來“定制”產(chǎn)品,但由于國家新能源車的補(bǔ)貼政策周期是一年一次,每年都變,從產(chǎn)品的開發(fā)周期來看,產(chǎn)品的測試驗(yàn)證,特別是電池的測試驗(yàn)證很難與政策要求相匹配。比如,像化學(xué)材料體系的改進(jìn)一般要一年以上,如果參照這樣的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn),新能源車電池的安全性能自然缺乏有效保證。
燃料電池技術(shù)跟氫能技術(shù)是相互聯(lián)系、但仍有區(qū)別的兩個(gè)領(lǐng)域。燃料電池是動(dòng)力問題,氫能是燃料問題。就像傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和加油一樣,一個(gè)是汽車行業(yè)的事,一個(gè)是能源行業(yè)的事,以前是分開的,現(xiàn)在的氫能也是一樣。
歐陽明高指出,如果說我們的燃料電池比動(dòng)力電池的發(fā)展晚十年的話,從技術(shù)創(chuàng)新的角度來說,氫能又比燃料電池要晚很多,所以當(dāng)前最重要的事情反倒是氫能技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和政策的全方位發(fā)展和提升。我們現(xiàn)在首先要做的就是技術(shù)創(chuàng)新,比如說新一代的制氫技術(shù)。
那應(yīng)該誰來做這件事呢?歐陽明高認(rèn)為還是應(yīng)該由中石化、國家能源集團(tuán)、國家電投和化工行業(yè)等企業(yè)來做,而且現(xiàn)在他們都在表態(tài),都很感興趣,這是對的。
而關(guān)于氫能本身,現(xiàn)在面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)比燃料電池要大得多,不管是技術(shù)、政策等方面都是。從技術(shù)角度來看,車用燃料電池技術(shù)再過五年左右應(yīng)該就逐步走向成熟了。但是現(xiàn)在的氫能技術(shù),比如制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫等,好多都是多年前的工藝,這需要技術(shù)上的更新,因?yàn)檫@些工藝的能效偏低,成本偏高,并不理想。
歐陽明高表示,鋰電池和燃料電池這兩種技術(shù)并不矛盾,也不是取代的關(guān)系。中國發(fā)展純電動(dòng)車有十年了,有很多經(jīng)驗(yàn)、政策都可以借鑒。他認(rèn)為燃料電池全面發(fā)展的時(shí)間節(jié)點(diǎn)應(yīng)該在十年之后,因?yàn)槿剂想姵乇燃冸妱?dòng)鋰電池的發(fā)展要晚十年,就好比十年前鋰電池剛起步,但經(jīng)過十年發(fā)展,純電動(dòng)已經(jīng)發(fā)展得十分迅速,估計(jì)再過3-5年,現(xiàn)在困擾我們的問題都能得到解決,要用發(fā)展的眼光看待這件事。
結(jié)論:誠然,相比傳統(tǒng)燃油車,新能源車電池的安全問題確實(shí)多了一些,其中有技術(shù)的原因,也有政策的原因和人為因素。這是任何一項(xiàng)新事物在發(fā)展過程中都必須經(jīng)歷的過程,我們不必因此對新能源車失去信心。只是,在技術(shù)尚未到達(dá)的情況下,我們是否先將那些已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并且可以解決的漏洞堵上,比如電池質(zhì)量的抽檢制度,比如新能源車的年檢標(biāo)準(zhǔn)。任何一個(gè)小小的改進(jìn)都將推動(dòng)新能源車的安全向前邁步。
















