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急功近利的动力电池

接二连三的自燃事件引发了人们对新能源车安全的担忧。矛头直指为新能源车提供能源的动力电池

“如果不寻找新能源车着火事故产生的原因,车辆自燃事故可能还会在国内市场继续上演。”一周前,北京理工大学机械与车辆学院副教授孙立清在接受《中国消费者报》记者采访时曾这样断言。

令人意想不到的是,仅时隔几天,5月12日,一辆特斯拉ModelS在香港新浦港广场停放约半小时后,电池突然开始冒烟并起火。同时,事故引起现场爆炸声响起,造成车辆前部烧毁。

接二连三的自燃事件引发了人们对新能源车安全的广泛担忧。矛头直指为新能源车提供能源的动力电池。

动力电池发展离不开安全

中国汽车工业协会最新数据显示,2019年1-4月,新能源车销量达到36万辆,同比增长59.8%。

在整体车市持续低迷之时,新能源车逆势上涨的表现实属难得。

在很多车企眼中,新能源车代表着明天车市的希望,自然加大了对于该细分市场投入力度。而正是被寄望引领未来、市场地位日渐提升的新能源车,在迅猛发展同时,安全出了问题。

事实上,近期发生的自燃事故,只是新能源车所暴露出来问题的冰山一角。

今年1月,中国电动汽车百人会发布《锂电池产业发展报告(2019)》(以下简称《报告》)统计显示,自2011年至2018年10月,国内新能源车着火事件共108例。随着保有量的持续增长,新能源车事故量呈快速增长态势。

国家新能源汽车创新工程项目专家组组长王秉刚表示,新能源车安全问题覆盖全生命周期,包括设计研发阶段、制造和使用过程、监控环节,比如生产过程控制不严、充电管理不到位等,某一个环节如果把控不好,就有可能导致着火事故。

那么,到底是哪个环节出了问题?

中国电动汽车百人会公布的一组数据会让人们更加接近事实真相。数据显示,过去8年,国内新能源车着火事件中与动力电池相关案例为92例,占比高达86%。从内部因素看,电池热失控导致的自燃是主要原因,电池的热失控是机理复杂、危害严重的电动汽车安全问题。

由此可见,动力电池质量问题已成为引发车辆自燃的主要原因。

2018年,国内新能源车销量为125.6万辆,而新能源车召回数量高达13.8万辆,涉及众泰汽车、腾势、特斯拉以及力帆汽车等7家车企,召回比例高达13%。

市场监管总局发布的召回信息显示,江淮汽车召回4248辆新能源车,召回原因是车辆使用过程中可能发生局部过热,导致电池热失控,存在安全隐患,可见问题也出在动力电池上。

动力电池质量参差不齐

“国内新能源车市场正步入快速轨道,但一些品牌着火频率过高是不争的事实。”中国汽车工业协会副秘书长叶盛基表示,这说明在事关消费者生命财产安全的关键问题上还有很大提升空间,动力电池是其中很重要的一个方面。

其实,新能源车一哄而起,市场发展一旦过热,自然就会出现产能超过市场需求的局面。

当前,除比亚迪、腾势等少数几家车企使用自产动力电池外,其他车企均采取外购方式解决动力电池需求。换句话说,大部分汽车企业在新能源车最为核心部分并没有绝对话语权。

王秉刚表示,动力电池研发是一个相对缓慢的过程,需要充分考虑到使用材料、电芯水平、内阻、电压、功率等方方面面的因素,它好比传统燃油车发动机,做出来容易,做好需要下大功夫。

众所周知,目前国内主流新能源车均采用锂电池,虽然其相较于铅酸电池在安全性能方面有很大提升,但不可避免地还是会出现一些问题。

近来,人们最常听到的动力电池起火事故,其主要原因是车辆在不同状态下,电芯受到内阻影响,在输出电能时释放出热量,使得自身温度变高,同时也会聚集大量热能在电池包中,最终因无法散热而造成失火事故。《报告》显示,我国对电动汽车企业及产品采取公告管理,要求电动汽车符合常规汽车和电动汽车专项检验标准,但是公告管理只是对样车负责,部分产品质量参差不齐,比如电池模组一致性不高、BMS(电池管理系统)对充电管理存在缺陷等,这些都有可能导致电动汽车安全事故发生。

孙立清直言,锂电池处于产业化发展初期,存在着生产工艺不完善,生产设备自动化程度不高等现实因素,很难保证锂电池出厂时的初始一致性。

随着新能源车市场占有率提升,发展软包电池逐渐得到各大车企的认可。北汽新能源、上汽集团、奇瑞汽车等十余家车企已经用行动做出了选择。但实际上,软包电池同样也面临技术缺陷的问题。“软包电池没有厚厚的外壳,重量更轻,电池形状也更灵活。不过,没有外壳保护让电芯机械强度存在短板,封口工艺难度也较大,导致电芯一致性稍差。而这会直接导致整组电池稳定性下降。”孙立清说道。

急功近利的动力电池

除此之外,我国按照国家机动车安全技术检验标准对电动汽车进行检验,但是,按照现有技术检验模式,在不拆解前提下,检验部门难以对电动汽车电池、电机、电控等特殊要求进行有效检验,无法及时发现实际问题。

以上种种因素,都会给新能源车安全带来一定影响。

国产电池工艺积累还需提升

如今,自主品牌新能源车在国内市场份额已超50%以上。与传统燃油车不同的是,国内新能源车基本上采用国产动力电池,并非外资品牌核心零部件。

这是否说明国产电池技术水平高呢?《报告》显示,动力电池产业经过多年发展,国产电池厂商借助新能源车先发优势,已经成为全球主要锂动力电池生产国。但在核心技术方面,韩国在化学电池材料领先,在正极、负极、电解液、隔膜四大关键材料领域具备全面技术储备;日本动力电池产品能量密度全球最高。而从企业在工艺积累的深度来看,国产电池竞争力依然有限。

从技术潜力角度来看,磷酸铁锂体系理论能量密度约为170瓦时/千克,三元锂电池理论能量密度是300-350瓦时/千克,同时存在热分解温度低、易燃烧爆炸等安全性问题,二者能量密度提升空间相对较小。

据《中国消费者报》记者了解,未来,全固态锂电池能量密度提升潜力大。固态锂电池与传统锂电池相比最大特点在于其使用了固态电解质材料,改变了锂电池传统结构,隔膜等不再是必备要素,带来巨大技术优势潜力。

据悉,固态锂电池的主要技术优势体现在安全性高,大幅降低电池燃烧、爆炸风险。此外,是消费者最为关心的能量密度高,全固态锂电池能量密度预估最大潜力值达900瓦时/千克。

孙立清表示,现有技术研发距离产业化还有一段距离,是否能够在一定时期替换现有体系电池还不确定。但可以肯定,新型电池的出现,有望打破当前动力电池的技术瓶颈、降低电池成本、提高续航能力,为消费者带来更好的产品。

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