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當務之急!應加強電動汽車鋰電池被動安全防護

——訪汽車行業專家蹇鵬

特斯拉、比亞迪等電動汽車自燃 | 專家:當務之急!應加強電動汽車鋰電池被動安全防護

蹇鵬

特斯拉、比亞迪等電動汽車自燃 | 專家:當務之急!應加強電動汽車鋰電池被動安全防護

先後就職於沃爾沃汽車中國銷售公司、賓士中國汽車銷售公司、英國蓮花汽車公司,有著二十年的汽車行業從業經驗,熟悉汽車主機廠銷售管理,了解經銷商運營。曾任中國質量檢驗協會汽車行業專家委員會副主任,參與並推動汽車行業相關法規的實施。現從事新能源產業技術開發,為行業客戶提供電池全生命周期管理解決方案,推廣新材料、新工藝、新技術和新產品在新能源領域的應用。

特斯拉、比亞迪等電動汽車自燃 | 專家:當務之急!應加強電動汽車鋰電池被動安全防護

近日,隨著電動汽車自燃事件頻發,而涉事廠商三緘其口,中國質量新聞網汽車頻道亦向涉事車企發出了採訪函(詳見《自燃鵲起,善後無力? 》)。

然而,非常遺憾的是,三家涉事企業均未做出明確的回答,我們只能看到特斯拉在「推特」上發布的聲明,以及比亞迪的效仿之舉,在官博上發表的聲明。聲明均表示自燃原因尚待查明,至於什麼時間公布調查結果,公眾便不得而知了。

在政策的推助下,去年開始電動車在中國市場呈爆髮式的增長,據不完全統計,我國各類型電動車輛(含低速電動車、二輪及三輪摩托車)保有量已超過2億輛,而每年由於各類電動車輛電池起火導致的火災在150萬起左右,最近媒體曝出的純電動汽車自燃事故僅僅是典型代表。面對企業的沉默,《中國質量新聞網》汽車頻道採訪了汽車行業專家蹇鵬。

採訪之初,蹇鵬拿出了一組由第三方獨立檢測機構做的檢測數據:「從我們的實驗結果來看,在過充狀態下,模擬電池組熱失控時的溫度可達到800℃以上,足以燒溶鋁製電池包外殼甚至是鋁製車身。而且由於燃燒是化學反應,能量瞬間釋放,很難用常規的方法去撲救。也就是說,如果車輛被動防護措施不到位,鋰電池一旦發生熱失控燃燒起來就像電能夠瞬間令人致死一樣。但是,今天我們誰能夠離得開電?又有誰會因為觸電危險這種小學生都知道的常識而拒絕使用電?那麼中國電動汽車安全性的道路該如何走?」

從電動汽車長遠發展的角度來看,蹇鵬認為:從國家能源戰略出發,大力發展新能源汽車,進而推動以電動化為先決條件的汽車「新四化」發展,電動汽車的發展不能因噎廢食,而是要積極探尋解決問題的方法。

電動汽車問題頻發,市場特點不可忽視

蹇鵬分析了電動汽車自燃事故頻發的原因,他說:「這與我國電動汽車市場現狀關係密切相關:以政策導向為原動力,我國已經成為當今世界增長最快以及保有量最大的電動汽車市場。為了迎合不斷變化的補貼政策,生產企業在車輛研發、生產過程中必然會存在很多不成熟、不完善的地方,產品沒有足夠的時間接受大量的、嚴格的、科學的測試就匆匆上市,以至於不少電動汽車實為『過渡性產品』。由於涉及到三電的配套供應體系在國內剛剛建立,而汽車廠家為了能夠最大限度地獲取補貼頻繁對車輛進行升級,這也導致目前市售部分電動汽車產品一致性問題較突出。雖然不少造車新勢力都希望成為業界的黑馬、資本的寵兒,顛覆傳統的造車理念、生產模式,但不要忘記,無論造型多麼時尚、內飾如何酷炫,但汽車的本質仍舊是交通工具。傳統汽車企業是基於幾十年的造車經驗積累才進入到電動汽車領域,而且依舊是如履薄冰,謹慎前行。但新興的企業則無所畏懼、一往無前地沖在前面,加之行業相關法規出台滯後於時代的發展,導致在一段時間內標準缺失,這也給電動汽車頻繁自燃埋下了隱患。

2019年1月10日,工信部等部門已將《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》作為強制標準正式對外公示,這預示著這一安全要求行將出台。此舉將填補我國在電動汽車動力電池安全領域相關標準的空白。從政策上,我國將為電動汽車鋰電池安全領域的發展帶上「緊箍咒」。

電池內部有玄機,被動防護更重要

那麼電動汽車動力鋰電池先天性問題如何有效地解決?蹇鵬回答說:「首先從電池管理系統(BMS)來看,如這一系統存在設計缺陷或保護機制不健全,則無法對電池在使用過程中出現熱失效進行提前干預,很有可能會引發一系列連鎖反應。其次,是儲能物質上游材料的金屬殘留,這些殘留的金屬雜質可能會以尖刺狀存留於電池內部,久而久之會刺穿其內部隔膜,造成電池內部局部短路。另外電池內部在經歷長時間充放電后,其礦物質產生樹枝狀結晶。而這種結晶體也會刺穿電池內部隔膜,導致電池局部短路,電池自燃的風險大大增加。最後,目前各動力電池企業為提升電池能量密度,三元鋰電池的應用比例大大提高。鎳、鈷、錳三種材料中,鎳的比例大大提升,甚至現在某些廠家已將鎳的比例提高到80%!這也導致電池在工作過程中自發熱現象明顯,如果不能及時散熱,也很有可能導致電池自燃。」

通過對電池材料、製造工藝進行改進來消除電池熱失效風險,目前暫無明確解決方案。但從電池被動防護角度,蹇鵬給出了相關建議:首先,既然電動汽車的自燃是不可避免的概率事件,那麼就應該思考如何讓電池單體自燃而不應影響整個動力電池包。通過在電池單體、電池模組或者電池包表面採用隔熱阻燃材料進行封裝,控制電池燃燒時對外界環境的影響,將電池或者電池包的表面溫度控制在合理的溫度區間,為人員逃生、財產轉移和消防救援贏得時間。

此外,應用「氣凝膠」對傳統隔熱材料進行性能提升是目前公認的隔熱阻燃效果最好的解決方案,可以有效阻隔電池自燃對整車的影響。

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「什麼是氣凝膠?是一種膠特殊的膠嗎?」我們好奇地問,蹇鵬解釋說:「氣凝膠是世界上最輕的固體!只是翻譯時借用了aerogel中的『gel』一詞音譯成『膠』。」蹇鵬隨後向我們介紹了氣凝膠的材料特性。首先,這種材料顆粒直徑在30-1000μm之間,密度僅為10kg/m3,,是水密度的百分之一,應用這種材料保護電池不會大幅度增加車輛自重。而且由於其原料為二氧化硅,在沙子中即可獲取,其成本也將隨著製備工藝的改善與材料的普及進一步降低。故這種材料在動力電池被動保護領域的應用前景可謂一片光明。

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二氧化硅氣凝膠材料(圖片源於網路)

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公眾需要真相,輿論應正確引導

在國家產業政策大力推動電動汽車發展的當口,電動汽車自燃事件頻發,相關汽車廠商迴避公眾的質疑、三緘其口,公眾不明真相,最後導致公眾由於猜忌引發了一系列對電動汽車的不正確認知,這將不利於推動我國電動汽車產業良性發展。以特斯拉為例,在特斯拉Model S自然後,廠家的官方聲明不盡詳細,也影響了公眾視聽。眾所周知,特斯拉的三電系統非常先進,但其被動保護機制的缺失通過此次自燃事故暴露出來。而行將推出的國產Model 3車型會否因國產簡配三電系統等問題,都會因其保持變相的沉默而引起公眾的猜疑。若特斯拉欲正視聽,應以其雄厚的技術實力與經驗積澱,積极參与我國或國際上相關電動汽車安全標準的制定工作中。

另外,保險公司針對電動汽車投保自燃險及其理賠態度曖昧這,也是目前電動汽車自燃事故中暴露出的問題,而《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》的行將出台,或將從政策角度扭轉這一局面。

在採訪的最後,蹇鵬提示我們,降低電動汽車自燃概率,需要提升行業整體技術水平,同時產業政策的正確引導也是改變中國電動汽車發展現狀的關鍵。如我國電動汽車市場這兩方面得到明顯改善,那麼這一領域將邁入一個嶄新的階段。

編後記

5月2日,蔚來也公布了在西安自燃的ES8的事故原因——此前該車電池曾經遭受過碰撞,從而間接引發了電池自燃。這也印證了此前蹇鵬對於電池模組的鋁殼防護機制缺失,給電池自燃造成的巨大影響。同時,政府相關部門也一直關注著電動汽車安全性問題,今年3月18日,國家市場監督管理總局官方網站發布了《市場監管總局辦公廳關於進一步加強新能源汽車產品召回管理的通知》(市監質函[ 2019 ] 531號),內容指出自3月18日起,凡在國內銷售(包括國產和進口)的電動汽車在中國市場上發生交通碰撞、火災等相關事故,應按照《缺陷汽車產品召回管理條例》第十二條規定,立即組織調查分析,並向國家市場監督管理總局(質量發展局)報告調查分析結果。加之行將出台的《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》,從政策角度,電動汽車動力電池產業或將得到有力良性引導,電動汽車由於動力電池自燃事件的發生概率,或將大幅度降低。

文字編輯/八雨

美術編輯/水川

來源/中國質量新聞網

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