電動(dòng)車自燃事件頻發(fā)是電池的技術(shù)還未成熟嗎?
來源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-26 15:57
點(diǎn)擊量:次
就以目前對(duì)電池技術(shù)極度依賴的電動(dòng)車來看,電動(dòng)車型上的電池處于化學(xué)電池分類之中,而作為儲(chǔ)能裝置的動(dòng)力電池由主要以鋰電池為主。
雖然鋰電池根據(jù)正極材料的不同,有著6種不同的類型,分別是鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料(鎳鈷鋁與鎳鈷錳)。但是在能量密度和安全性上,又以磷酸鐵鋰和三元材料最佳,于是電動(dòng)車型的動(dòng)力電池幾乎都是采用這兩種電池,但是就儲(chǔ)能裝置而言,這兩種電池尚未做到完美。
磷酸鐵鋰電池穩(wěn)定,但能量密度過低
磷酸鐵鋰電池的正極材料采用的是磷酸鐵鋰,而負(fù)極材料多為鐵,這樣一來磷酸鐵鋰電池天生便擁有兩大優(yōu)勢(shì),一是成本低廉,適合大規(guī)模運(yùn)用;二是不含重金屬,對(duì)環(huán)境污染較小。此外磷酸鐵鋰電池由于工作電壓僅為3.2V,并且磷酸鐵鋰的P-O鍵較為穩(wěn)固,在零電壓存放時(shí)并不會(huì)有泄漏,同時(shí)在高溫條件下或過充時(shí)安全性相當(dāng)高。
不過在低溫條件下,磷酸鐵鋰電池的衰減較為嚴(yán)重,電池容量往往會(huì)下降到原容量的20%甚至更低,這就讓它作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池有了很大的地域限制。此外,又由于材料特性,磷酸鐵鋰電池的體積較大,導(dǎo)致了能量密度較三元鋰電池低出不少。
也就是說,雖然磷酸鐵鋰電池雖然有著可快速充電、循環(huán)壽命高(實(shí)驗(yàn)條件下循環(huán)充電5000次,剩余容量還能保持80%以上)、安全性高等優(yōu)點(diǎn);但是能量密度低和低溫性能差這兩大缺點(diǎn),成為了它目前大規(guī)模商用的最大阻力。
三元鋰電能量密度高,但熱穩(wěn)定性差
作為目前電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的的主力,三元鋰電池的優(yōu)點(diǎn)自然是不少的,首先在適用性上,三元鋰電池的體積較小,能輕松的達(dá)到較高的能量密度,為車型提供較長(zhǎng)的續(xù)航里程;而且工作電壓一般在3.6-3.8V,輸出功率較大,能輕松勝任各種車型的動(dòng)力需求。再有就是在低溫環(huán)境(-30℃)中,也能保持相對(duì)正常的容量,為大規(guī)模運(yùn)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
但是在穩(wěn)定性上,三元鋰電池卻有著明顯的不足。在高溫條件下,三元鋰電池中的三元材料在200℃就會(huì)發(fā)生分解,釋放出氧原子,有著極大的起火隱患,而近期起火的幾種車型無一例外都采用的是三元鋰電池。此外在耐久度上,三元鋰電池遠(yuǎn)不及磷酸鐵鋰電池的5000次,在2000次重放之后容量就會(huì)縮減至70%左右,而由于材料的昂貴,后續(xù)的電池更換費(fèi)用也會(huì)是一筆不小的花銷。
三元鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)十分鮮明,各電動(dòng)車廠家在做選擇時(shí)卻紛紛選擇了它的高續(xù)航以及高適用性,不過也為了提升安全性花了大量的資金去研發(fā)熱控系統(tǒng)。
雖各有不足,但都在齊頭并進(jìn)
雖然這兩種電池都還有著明顯的缺點(diǎn),但是汽車電動(dòng)化的浪潮也開始展現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的勢(shì)頭,兩種電池的研發(fā)力度也隨之加大了許多,在不足的地方開始有了一些改進(jìn)。
部分磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)廠商,在對(duì)正極、負(fù)極、電解液以及粘結(jié)劑作出改進(jìn)后,使得生產(chǎn)出的磷酸鐵鋰電池能夠在-20℃的條件下還能有94%的放電效率,這是一個(gè)不小的提升;而在能量密度方面,現(xiàn)在已經(jīng)有廠家通過材料優(yōu)化等手段做出了能量密度為190Wh/kg的磷酸鐵鋰電池,雖然相比特斯拉的三元鋰電還有著不小的差距,但是已經(jīng)和主流鋰電池的相差不大了。
三元鋰電池方面,主要出在熱穩(wěn)定性上的問題,目前各電動(dòng)汽車生產(chǎn)廠商也在進(jìn)行著積極的解決中,類似于液冷和風(fēng)冷等多種溫控系統(tǒng)也在更多的車型中。而在技術(shù)上,電池廠家也在通過優(yōu)化三元材料中鎳的含量在提高三元鋰電池的熱穩(wěn)定性以及耐久性。而一位新能源汽車領(lǐng)域的研究專家告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者,電動(dòng)汽車發(fā)生自燃的原因主要有兩個(gè):一是電池質(zhì)量沒問題,但車輛使用過程中因磕碰、線路短路,或者BMS設(shè)計(jì)不完善,或過充等行為有可能會(huì)引發(fā)自燃;二是電池質(zhì)量有問題,單體件的內(nèi)阻和電壓一致性差,使用過程中最脆弱的單體引起枝晶導(dǎo)致事故(所謂枝晶,是指液體金屬凝固時(shí),固體晶核沿某些晶向生長(zhǎng)較快,導(dǎo)致形成具有樹枝狀的晶體)。
一位車企動(dòng)力電池研究人員也告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者:“電動(dòng)汽車起火不完全與電池有關(guān),因?yàn)殡姵責(zé)峁芾硐到y(tǒng)和 pack 技術(shù)也很重要,如果做得不好,也會(huì)增加事故風(fēng)險(xiǎn)。”
中國工程院院士歐陽明高曾公開表示,頻發(fā)的電動(dòng)汽車失火事故,主因在于電池?zé)崾Э?,需要以先進(jìn)的熱管理系統(tǒng)和熱蔓延防止手段來應(yīng)對(duì)。












