应加强电动汽车锂电池被动安全防护【腾博会诚信锂电】
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应加强电动汽车锂电池被动安全防护

来源:腾博会诚信LARGE    2019-05-17    点击量:14

——访汽车行业专家蹇鹏


蹇鹏:先后就职于沃尔沃汽车中国销售公司、奔驰中国汽车销售公司、英国莲花汽车公司,有着二十年的汽车行业从业经验,熟悉汽车主机厂销售管理,了解经销商运营。曾任中国质量检验协会汽车行业专家委员会副主任,参与并推动汽车行业相关法规的实施。现从事新能源产业技术开发,为行业客户提供电池全生命周期管理解决方案,推广新材料、新工艺、新技术和新产品在新能源领域的应用。


中国质量新闻网讯(张恒徐天允)近日,随着电动汽车自燃事件频发,而涉事厂商三缄其口,中国质量新闻网汽车频道亦向涉事车企发出了采访函(详见《自燃鹊起,善后无力?》)。


然而,非常遗憾的是,三家涉事企业均未做出明确的回答,我们只能看到特斯拉在“推特”上发布的声明,以及比亚迪的效仿之举,在官博上发表的声明。声明均表示自燃原因尚待查明,至于什么时间公布调查结果,公众便不得而知了。


在政策的推助下,去年开始电动车在中国市场呈爆发式的增长,据不完全统计,我国各类型电动车辆(含低速电动车、二轮及三轮摩托车)保有量已超过2亿辆,而每年由于各类电动车辆电池起火导致的火灾在150万起左右,最近媒体曝出的纯电动汽车自燃事故仅仅是典型代表。面对企业的沉默,《中国质量新闻网》汽车频道采访了汽车行业专家蹇鹏。


采访之初,蹇鹏拿出了一组由第三方独立检测机构做的检测数据:“从我们的实验结果来看,在过充状态下,模拟电池组热失控时的温度可达到800℃以上,足以烧溶铝制电池包外壳甚至是铝制车身。而且由于燃烧是化学反应,能量瞬间释放,很难用常规的方法去扑救。也就是说,如果车辆被动防护措施不到位,锂电池一旦发生热失控燃烧起来就像电能够瞬间令人致死一样。但是,今天我们谁能够离得开电?又有谁会因为触电危险这种小学生都知道的常识而拒绝使用电?那么中国电动汽车安全性的道路该如何走?”


从电动汽车长远发展的角度来看,蹇鹏认为:从国家能源战略出发,大力发展新能源汽车,进而推动以电动化为先决条件的汽车“新四化”发展,电动汽车的发展不能因噎废食,而是要积极探寻解决问题的方法。


电动汽车问题频发,市场特点不可忽视


蹇鹏分析了电动汽车自燃事故频发的原因,他说:“这与我国电动汽车市场现状关系密切相关:以政策导向为原动力,我国已经成为当今世界增长最快以及保有量最大的电动汽车市场。为了迎合不断变化的补贴政策,生产企业在车辆研发、生产过程中必然会存在很多不成熟、不完善的地方,产品没有足够的时间接受大量的、严格的、科学的测试就匆匆上市,以至于不少电动汽车实为‘过渡性产品’。由于涉及到三电的配套供应体系在国内刚刚建立,而汽车厂家为了能够最大限度地获取补贴频繁对车辆进行升级,这也导致目前市售部分电动汽车产品一致性问题较突出。虽然不少造车新势力都希望成为业界的黑马、资本的宠儿,颠覆传统的造车理念、生产模式,但不要忘记,无论造型多么时尚、内饰如何酷炫,但汽车的本质仍旧是交通工具。传统汽车企业是基于几十年的造车经验积累才进入到电动汽车领域,而且依旧是如履薄冰,谨慎前行。但新兴的企业则无所畏惧、一往无前地冲在前面,加之行业相关法规出台滞后于时代的发展,导致在一段时间内标准缺失,这也给电动汽车频繁自燃埋下了隐患。


2019年1月10日,工信部等部门已将《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》作为强制标准正式对外公示,这预示着这一安全要求行将出台。此举将填补我国在电动汽车动力电池安全领域相关标准的空白。从政策上,我国将为电动汽车锂电池安全领域的发展带上“紧箍咒”。


电池内部有玄机,被动防护更重要


那么电动汽车动力锂电池先天性问题如何有效地解决?蹇鹏回答说:“首先从电池管理系统(BMS)来看,如这一系统存在设计缺陷或保护机制不健全,则无法对电池在使用过程中出现热失效进行提前干预,很有可能会引发一系列连锁反应。其次,是储能物质上游材料的金属残留,这些残留的金属杂质可能会以尖刺状存留于电池内部,久而久之会刺穿其内部隔膜,造成电池内部局部短路。另外电池内部在经历长时间充放电后,其矿物质产生树枝状结晶。而这种结晶体也会刺穿电池内部隔膜,导致电池局部短路,电池自燃的风险大大增加。最后,目前各动力电池企业为提升电池能量密度,三元锂电池的应用比例大大提高。镍、钴、锰三种材料中,镍的比例大大提升,甚至现在某些厂家已将镍的比例提高到80%!这也导致电池在工作过程中自发热现象明显,如果不能及时散热,也很有可能导致电池自燃。”


通过对电池材料、制造工艺进行改进来消除电池热失效风险,目前暂无明确解决方案。但从电池被动防护角度,蹇鹏给出了相关建议:首先,既然电动汽车的自燃是不可避免的概率事件,那么就应该思考如何让电池单体自燃而不应影响整个动力电池包。通过在电池单体、电池模组或者电池包表面采用隔热阻燃材料进行封装,控制电池燃烧时对外界环境的影响,将电池或者电池包的表面温度控制在合理的温度区间,为人员逃生、财产转移和消防救援赢得时间。


此外,应用“气凝胶”对传统隔热材料进行性能提升是目前公认的隔热阻燃效果最好的解决方案,可以有效阻隔电池自燃对整车的影响。


“什么是气凝胶?是一种胶特殊的胶吗?”我们好奇地问,蹇鹏解释说:“气凝胶是世界上最轻的固体!只是翻译时借用了aerogel中的‘gel’一词音译成‘胶’。”蹇鹏随后向我们介绍了气凝胶的材料特性。首先,这种材料颗粒直径在30-1000μm之间,密度仅为10kg/m3,,是水密度的百分之一,应用这种材料保护电池不会大幅度增加车辆自重。而且由于其原料为二氧化硅,在沙子中即可获取,其成本也将随着制备工艺的改善与材料的普及进一步降低。故这种材料在动力电池被动保护领域的应用前景可谓一片光明。


公众需要真相,舆论应正确引导


在国家产业政策大力推动电动汽车发展的当口,电动汽车自燃事件频发,相关汽车厂商回避公众的质疑、三缄其口,公众不明真相,最后导致公众由于猜忌引发了一系列对电动汽车的不正确认知,这将不利于推动我国电动汽车产业良性发展。以特斯拉为例,在特斯拉ModelS自然后,厂家的官方声明不尽详细,也影响了公众视听。众所周知,特斯拉的三电系统非常先进,但其被动保护机制的缺失通过此次自燃事故暴露出来。而行将推出的国产Model3车型会否因国产简配三电系统等问题,都会因其保持变相的沉默而引起公众的猜疑。若特斯拉欲正视听,应以其雄厚的技术实力与经验积淀,积极参与我国或国际上相关电动汽车安全标准的制定工作中。


另外,保险公司针对电动汽车投保自燃险及其理赔态度暧昧这,也是目前电动汽车自燃事故中暴露出的问题,而《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》的行将出台,或将从政策角度扭转这一局面。


在采访的最后,蹇鹏提示我们,降低电动汽车自燃概率,需要提升行业整体技术水平,同时产业政策的正确引导也是改变中国电动汽车发展现状的关键。如我国电动汽车市场这两方面得到明显改善,那么这一领域将迈入一个崭新的阶段。


编后记


5月2日,蔚来也公布了在西安自燃的ES8的事故原因——此前该车电池曾经遭受过碰撞,从而间接引发了电池自燃。这也印证了此前蹇鹏对于电池模组的铝壳防护机制缺失,给电池自燃造成的巨大影响。同时,政府相关部门也一直关注着电动汽车安全性问题,今年3月18日,国家市场监督管理总局官方网站发布了《市场监管总局办公厅关于进一步加强新能源汽车产品召回管理的通知》(市监质函[2019]531号),内容指出自3月18日起,凡在国内销售(包括国产和进口)的电动汽车在中国市场上发生交通碰撞、火灾等相关事故,应按照《缺陷汽车产品召回管理条例》第十二条规定,立即组织调查分析,并向国家市场监督管理总局(质量发展局)报告调查分析结果。加之行将出台的《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》,从政策角度,电动汽车动力电池产业或将得到有力良性引导,电动汽车由于动力电池自燃事件的发生概率,或将大幅度降低。


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