日前,,三星智能手機(jī)Galaxy Note7因鋰電池故障爆炸召回的消息,引發(fā)了消費(fèi)者的廣泛關(guān)注,。小小的手機(jī)都會(huì)爆炸,,動(dòng)輒搭載幾百公斤動(dòng)力鋰電池的電動(dòng)汽車還安全嗎,?
沒有安全就沒有電動(dòng)汽車的未來
截至2015年底,我國電動(dòng)汽車事故率0.17%
“安全是發(fā)展電動(dòng)汽車的前提,,沒有安全就沒有電動(dòng)汽車的未來,。”在日前舉行的中國電動(dòng)汽車百人會(huì)夏季論壇上,,工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司司長李東透露,,2011年以來,我國發(fā)生電動(dòng)汽車事故31起,,其中,,2015年發(fā)生9起,今年上半年則發(fā)生了8起,。
另一則統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,,截至2015年底,我國電動(dòng)汽車事故率達(dá)到0.17%,,高出世界平均水平一倍多,。“電動(dòng)汽車事故數(shù)量呈增長態(tài)勢,,一個(gè)原因是銷量的快速增長,。”李東說,,“十二五”以來,,我國累計(jì)銷售各種新能源汽車44萬輛,僅2015年就銷售33萬輛,,其中,,純電動(dòng)汽車超過七成。伴隨著車輛,、電池及線束的老化,,電動(dòng)汽車安全風(fēng)險(xiǎn)正進(jìn)一步增大。
“電動(dòng)汽車比較典型的事故是自燃,、碰撞起火和過充,。”中國汽車技術(shù)研究中心標(biāo)準(zhǔn)所總工程師周榮舉例說,,2015年4月26日,,五洲龍A10純電動(dòng)大巴在深圳普天新能源的深圳灣加電站充電時(shí)發(fā)生自燃,車輛嚴(yán)重?fù)p毀,,幸無人傷亡,。調(diào)查顯示,這是一起典型的過充失火事故,?!爱?dāng)時(shí),車輛電池管理系統(tǒng)死機(jī),,但充電機(jī)并沒有相應(yīng)采取應(yīng)急措施,,而是繼續(xù)充電。結(jié)果過充1小時(shí)18分鐘,,過充電量57.9千瓦時(shí),,最終,,電池承受不了,破裂,、燃燒,。”
另一起有名的插電式混合動(dòng)力乘用車自燃事故同樣因?yàn)槌潆??!斑@位上海車主沒有安裝充電樁,在采用飛線充電時(shí),,接線板又被錯(cuò)誤地放在了車輛后座上,。”一位業(yè)內(nèi)專家說,,幸好只是車輛燒毀,,沒有造成人員傷亡。
“不管由什么引起,,電動(dòng)汽車安全事故的主要表現(xiàn)是電池?zé)崾Э?。”中國電?dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長歐陽明高說,,首先是單體電芯熱失控,,其間的發(fā)熱量可以使電池的溫度升高400—1000攝氏度;接著熱失控會(huì)在電池模組中像放鞭炮一樣迅速擴(kuò)展,,車輛冒煙,、起火甚至爆燃。而熱失控造成的危害程度以及連鎖反應(yīng)的速度,,又與電池材料的熱穩(wěn)定性密切相關(guān),。在目前各種類型的動(dòng)力電池中,磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э氐淖畹蜏囟缺绕渌牧细摺?/p>
寧德時(shí)代新能源科技有限公司(CATL)董事長李平的解釋更加形象——從材料特性上看,,磷酸鐵鋰電池燃燒像“煤炭”,,而三元鋰電池燃燒則像“火藥”。李平說,,三元材料活性高,,能量密度(電池的平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能)理論上可以達(dá)到300Wh/kg,但熱穩(wěn)定性較差,,在200℃左右的外界溫度下,,就會(huì)分解并釋放出氧氣,與電池里的可燃電解液,、碳材料一起,,一點(diǎn)就著,而且在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)爆燃。磷酸鐵鋰能量密度極限為150Wh/kg,,但穩(wěn)定性較高,,在700℃時(shí)才會(huì)發(fā)生分解,且不會(huì)釋放氧氣,。即使在極端的情況下,,磷酸鐵鋰的燃燒也不激烈,,火勢擴(kuò)大緩慢,,起火也比較容易被撲滅。
公安部上海消防研究所副研究員黃昊介紹說,,去年以來,,動(dòng)力電池的生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)、整車運(yùn)行,、老舊車擱置等環(huán)節(jié)都出現(xiàn)了安全事故,。其中,今年5月,、7月,、8月先后發(fā)生三起鋰電池生產(chǎn)、倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)的火災(zāi),,造成救火過程中1名消防隊(duì)長犧牲,、10名消防員受傷。
電動(dòng)汽車安全性可以做得更好
燃油車也會(huì)自燃,,動(dòng)力電池的危險(xiǎn)性完全可以通過系統(tǒng)措施加以控制
“作為能量載體,,鋰離子電池必然具有一定的危險(xiǎn)性,但這種危險(xiǎn)性完全可以通過系統(tǒng)的措施來加以控制,?!敝袊嚰夹g(shù)研究中心動(dòng)力電池領(lǐng)域首席專家、電池測試與應(yīng)用技術(shù)聯(lián)盟秘書長王芳認(rèn)為,,傳統(tǒng)車的汽油箱和燃料電池汽車的高壓氫氣儲(chǔ)罐,,也都具有危險(xiǎn)性,每年發(fā)生的傳統(tǒng)汽車自燃以及碰撞起火事故也不在少數(shù),。
電動(dòng)汽車的安全隱患,,不應(yīng)全部怪罪到動(dòng)力電池身上?!?015年以來的17起事故中有4起是電池系統(tǒng)事故,、有6起是相關(guān)部件事故、有2起是充電系統(tǒng)缺陷引起,,還有5起是違規(guī)改裝或者不當(dāng)使用引起,。”李東認(rèn)為,確保電動(dòng)汽車安全,,既涉及全產(chǎn)業(yè)鏈,,也涉及產(chǎn)品的全生命周期。從全產(chǎn)業(yè)鏈來說,,事故原因涉及電池單體,、電池組和管理系統(tǒng)、線束,、高壓部分,、充電樁、充電站等,。從全生命周期看,,涉及電池及整車的制造存儲(chǔ)、運(yùn)輸使用維護(hù),、報(bào)廢回收拆解等各個(gè)環(huán)節(jié),。
“電動(dòng)汽車安全技術(shù)涵蓋動(dòng)力電池、整車和充電基礎(chǔ)設(shè)施三部分,?!睔W陽明高認(rèn)為,就電池企業(yè)而言,,必須千方百計(jì)將熱失控的風(fēng)險(xiǎn)和危害降到最低,。目前,我國動(dòng)力電池企業(yè)的磷酸鐵鋰技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟,,三元正極,、石墨負(fù)極單體電池的安全性也取得了大幅提升,在阻燃隔膜,、阻燃電解性,、阻燃安全性方面都實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新,單體電池產(chǎn)品的檢測結(jié)果與國外沒有特別大的差別,。
確保電動(dòng)汽車安全,,整車企業(yè)更是責(zé)無旁貸。其中,,科學(xué)的安全理念,、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_發(fā)流程、超越同級(jí)的碰撞保護(hù)性能,、完善的電子電氣安全保護(hù)方案等都必不可少,。“比亞迪的電動(dòng)汽車防水性能,、長安電動(dòng)車的碰撞安全性,、上汽榮威完整的電動(dòng)汽車安全保護(hù)方案,,都做得很好?!睔W陽明高指出,,與國際先進(jìn)水平相比,我們還有值得學(xué)習(xí)的地方,。他舉例說,,日產(chǎn)純電動(dòng)轎車聆風(fēng),全球累計(jì)銷售約23萬輛,,沒有出現(xiàn)過一起重大事故,。這得益于日產(chǎn)分層、分級(jí)的安全理念——首先是防控事故發(fā)生,;其次一旦發(fā)生熱失控,,要盡量避免整車燃燒、爆炸,;再次,出了事,,要把事故控制在可控范圍內(nèi),,造成的后果要跟燃油車一樣。為此,,他們采用了嚴(yán)格的V型開發(fā)模式,,從材料、單體電芯到電池包,、模組,,從設(shè)計(jì)層到驗(yàn)證測試層,全部嚴(yán)格按照上述理念和模式進(jìn)行,。
“一套完整的試驗(yàn)驗(yàn)證體系同樣必不可少,。”上汽集團(tuán)技術(shù)中心副主任朱軍博士告訴記者,,榮威550插電式混合動(dòng)力轎車的電池,,不僅按照國家標(biāo)準(zhǔn)通過了針刺、火燒,、電化學(xué),、高壓、碰撞以及極端寒冷,、極端炎熱等試驗(yàn),,還通過了美國UL公司的專業(yè)安全認(rèn)證??紤]到紐約遭遇臺(tái)風(fēng)海水倒灌時(shí),,十幾輛電動(dòng)車燒毀,,上汽的整車浸水試驗(yàn)耗時(shí)大概9個(gè)月,把整個(gè)電池包浸在海水里面,,結(jié)果是系統(tǒng)完好無損,。
絕不讓電動(dòng)汽車“帶病上崗”
提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)研發(fā)能力
今年1月,,出于對(duì)動(dòng)力電池安全問題的考慮,,工信部暫停將三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄。這意味著在對(duì)三元鋰電池客車現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)體系的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估完成前,,相關(guān)整車廠無法拿到中央加地方最低60萬元/輛的財(cái)政補(bǔ)貼,。此舉一度曾引發(fā)業(yè)內(nèi)爭議。
“回過頭去看,,工信部當(dāng)時(shí)的決策很有前瞻性,。”宇通技術(shù)中心副主任朱光海認(rèn)為,,客車對(duì)安全的要求理應(yīng)更高,。尤其是新能源客車,動(dòng)力電池一旦著火,,必須確保車上人員有足夠時(shí)間逃離,。與乘用車20秒左右的最短逃離時(shí)間相比,搭載數(shù)十人乘客的客車即便是有序撤離,,也要數(shù)分鐘之久,。由于對(duì)新能源客車的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)過于粗放,不僅引發(fā)了“騙補(bǔ)”行為,,更讓許多企業(yè)在迅速推出產(chǎn)品的同時(shí),,忽視了整車安全性,造成了少數(shù)電動(dòng)汽車存在“帶病上崗”的隱患,。
朱光海說,,除了國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電池包和電池系統(tǒng)15項(xiàng)安全檢測項(xiàng)目外,宇通還正在制定一套針對(duì)新能源客車整車的安全測試規(guī)范,。而截至目前,,國內(nèi)外都沒有一套現(xiàn)成的版本,這也是工信部叫停三元鋰電客車補(bǔ)貼的重要原因,。
其實(shí),,需要提升標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)不只三元鋰電客車。工信部和能源局組織開展的新能源汽車和充電設(shè)施的安全專項(xiàng)檢查結(jié)果顯示,,部分企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì),、質(zhì)量控制、售后服務(wù)等方面還存在隱患,,有些地方的安全監(jiān)控,、管理制度還存在著漏洞,。歐陽明高補(bǔ)充說,國產(chǎn)充電設(shè)備的質(zhì)量現(xiàn)狀不是特別好,,防水,、防塵、防腐蝕,、漏電,、短路保護(hù)等均存在一系列問題。
據(jù)悉,,工信部牽頭組織制定的電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn),、電動(dòng)客車安全條件即將發(fā)布實(shí)施,電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件,、動(dòng)力電池的編碼以及規(guī)格尺寸等標(biāo)準(zhǔn)正在編制修訂,。與此同時(shí),《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定(修訂征求意見稿)》已經(jīng)發(fā)布,,擬大幅提高新能源汽車資質(zhì)申報(bào)企業(yè)的研發(fā)能力和生產(chǎn)一致性要求,。
“電動(dòng)技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程可能比人們預(yù)期的要來得快?!崩钇秸f,,當(dāng)前,鋰離子電池能量密度較2012年提高了1.5倍,,2020年動(dòng)力電池能量密度提升至300Wh/kg,2025年達(dá)到350Wh/kg,,從技術(shù)上看沒有問題,。市場容量快速提升帶來的規(guī)模效益,也將大大降低動(dòng)力電池的成本,。但必須看到,,由此帶來的安全性挑戰(zhàn)會(huì)大幅提升,圍繞300Wh/kg以上高能量密度鋰離子電池的安全技術(shù)體系,,將成為新一代高性能電動(dòng)汽車最重要的核心技術(shù),。