鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：828次 | 2019年04月29日
電動(dòng)車起火 電池是原罪?
兩天內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩起起火事件，把電動(dòng)汽車的安全性問題再一次推到了風(fēng)口浪尖。
西安蔚來(lái)授權(quán)服務(wù)中心一輛正在維修中的ES8發(fā)生燃燒，根據(jù)網(wǎng)上流傳的圖片顯示，該輛ES8損毀非常嚴(yán)重，車架幾乎燃燒殆盡。
上海一輛特斯拉ModelS自燃起火。地下車庫(kù)監(jiān)控錄像顯示，該輛ModelS在沒有碰撞的情況下突然自燃，并波及同一車庫(kù)的其他車輛。
電動(dòng)車頻繁起火，誰(shuí)之過?
電池是原罪?
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
“鋰離子技術(shù)使智能手機(jī)和筆記本電腦成為可能。與其他電池相比，它們具有迄今為止最高的能量密度?！?/p>
鋰電池，首先在90年代初索尼公司在攝像機(jī)內(nèi)得到商業(yè)化應(yīng)用，隨后迅速在全球范圍內(nèi)獲得成功。今天，這種電池搭載在數(shù)以億計(jì)的智能手機(jī)和筆記本電腦上，甚至作為動(dòng)力源應(yīng)用在在電動(dòng)汽車和飛機(jī)上。
但另一方面，鋰電池的安全性似乎從未停止討論。就三星來(lái)說(shuō)，近幾年便頻繁出現(xiàn)手機(jī)自燃、爆炸或因有自燃風(fēng)險(xiǎn)而召回的事件。公開資料顯示，2018年11月23日，廣州機(jī)主回先生起訴note7炸機(jī)，一度引發(fā)關(guān)注;2017年3月9日凌晨4時(shí)，馮玲玲將其購(gòu)買的三星手機(jī)放在床邊充電時(shí)，手機(jī)電池突然爆炸，導(dǎo)致其5歲的小女兒臉部、手部被炸傷。經(jīng)鑒定，其小女兒的燒傷屬八級(jí)傷殘。
(三星GalaxyNote9起火)
電動(dòng)汽車的類似事故更加嚴(yán)峻。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)2018年已發(fā)生的電動(dòng)汽車起火事件超過40起，車輛涵蓋乘用車、公交車、物流車等不同車型，僅在深圳市就發(fā)生8起新能源物流車自燃事故。
單就特斯拉一個(gè)品牌而言，自2013年ModelS在美國(guó)西雅圖南部的公路發(fā)生車禍起火后至今，已大約發(fā)生50起因行駛、碰撞和充電導(dǎo)致的燃燒、自燃及爆炸事故。
在這些案件中，鋰電池或?yàn)樽锟準(zhǔn)住?/p>
鋰電池由正極材料，負(fù)極材料和電解液組成，而這幾部分的熱穩(wěn)定性，直接影響著電芯發(fā)生熱失控的可能性。
以正極材料熱穩(wěn)定性的影響因素為例，當(dāng)前應(yīng)用廣泛的鋰電池正極材料，都是鋰的化合物。磷酸鐵鋰，錳酸鋰和三元鋰，一般而言，三者的安全性是從高到低排列的。
研究認(rèn)為，鋰的化合物分子式中，鋰的含量越高，其熱穩(wěn)定性就越差，開始與電解液反應(yīng)的溫度就越低。有個(gè)定量的比較，分子式中各個(gè)原子的比例系數(shù)，當(dāng)鋰的系數(shù)是0.25時(shí)，其反應(yīng)溫度為230℃;如果這個(gè)數(shù)值變成1，其起始反應(yīng)溫度就變成了170℃。
老化也會(huì)帶來(lái)熱失控。比如，負(fù)極SEI膜結(jié)構(gòu)老化，出現(xiàn)破損，引發(fā)自生熱過程;負(fù)極鋰枝晶堆積，造成內(nèi)短路或者遇到高溫環(huán)境與電解液激烈反應(yīng)。老化帶來(lái)的內(nèi)阻上升，使得熱積累出現(xiàn)的概率上升。總地來(lái)說(shuō)，老化與熱失控風(fēng)險(xiǎn)存在正相關(guān)性。
豐田對(duì)電池事故做過一個(gè)總結(jié)，過充、外短路、碰撞、內(nèi)短路等因素是發(fā)生事故的四大源頭，其中“過充”首當(dāng)其沖。
有研究者認(rèn)為，在過充條件下的熱失控發(fā)生溫度，取決于正極材料失去過多的鋰離子以后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;也有研究指出，過多的鋰單質(zhì)無(wú)法嵌入負(fù)極而沉積在負(fù)極表面，鋰枝晶不斷生長(zhǎng)，一方面刺破隔膜造成局部短路，另一方面鋰單質(zhì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱。
原國(guó)家863電動(dòng)車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池測(cè)試中心主任王子冬曾指出:“大部分著火是在充電過程中，或者剛剛結(jié)束充電后。在充電過程中會(huì)將許多隱患放大，導(dǎo)致事故?！?/p>
據(jù)悉，篇首自燃的特斯拉ModelS發(fā)生事故前就剛剛完成充電。
技術(shù)與品控，誰(shuí)最該背鍋?
電動(dòng)車扎堆起火，是不是車企在技術(shù)路徑的選擇上出了問題?
以前面提到的特斯拉ModelS與蔚來(lái)ES8起火為例，兩輛車就分別采用不同種類的鋰電池--松下鈷酸鋰電池與寧德時(shí)代三元鋰電池。
其中，鈷酸鋰電池一直用于筆記本電腦，難登電動(dòng)汽車的”大雅之堂”，而特斯拉是第一個(gè)在汽車上使用鈷酸鋰電池的企業(yè)。這種電池雖然技術(shù)較為成熟，功率高、能量密度大、一致性較高，但安全系數(shù)較低，熱特性和電特性較差，成本也相對(duì)較高。
而三元鋰電池就顯得更加“激進(jìn)”。“三元”是指三元材料指的是Ni、Co、Mn或Ni、Co、Al三種金屬元素為核心元素的正極材料。三元電池能量密度、循環(huán)壽命、低溫性能等方面占優(yōu)勢(shì)，但是在穩(wěn)定性以及成本上相對(duì)劣勢(shì)。此外，三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高，高溫后釋放氧氣極更容易發(fā)生燃燒。
這里不得不提另一個(gè)主角--磷酸鐵鋰電池。相比之下，磷酸鐵鋰電池不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低，磷、鐵的資源含量豐富。其工作電壓適中(3.2V)、單位重量下電容量大(170mAh/g)、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高，安全性更好。
新能源汽車市場(chǎng)上，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池平分秋色，三元鋰似乎更是乘用車的趨勢(shì)。補(bǔ)貼退坡的背景下，政府對(duì)電動(dòng)車的能量密度和續(xù)航等指標(biāo)門檻提升，導(dǎo)致車企更加傾向于潛力較高、但穩(wěn)定性較差的三元鋰電池，就連磷酸鐵鋰的“鐵粉”畢業(yè)第也開始動(dòng)搖。
根據(jù)乘聯(lián)會(huì)披露，2016-2019年三元鋰的占比從69%上升到78%。2019年1-3月三元鋰裝車數(shù)占比上升到86%。而磷酸鐵鋰的占比逐步下降，2018年裝車數(shù)下降到19%。2019年1-3月磷酸鐵鋰裝車臺(tái)數(shù)下降到8%。
但是，技術(shù)路徑并不能算是電動(dòng)車起火的直接原因。鈷酸鋰電池、三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池所在的電動(dòng)汽車都有過起火的公開記錄。
業(yè)內(nèi)專家表示，電動(dòng)汽車事故頻發(fā)的現(xiàn)象，折射出整車廠與電池廠對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全的重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，行業(yè)仍處于野蠻增長(zhǎng)的狀態(tài)。
“電動(dòng)汽車自燃事故不應(yīng)該由三元鋰電池來(lái)背鍋，發(fā)生起火事故與電池的技術(shù)路線選擇并沒有直接關(guān)系，磷酸鐵鋰電池如果沒有控制好也一樣會(huì)出問題?！?/p>
有業(yè)內(nèi)人士透露，動(dòng)力電池企業(yè)和電動(dòng)車企不重視安全，為了降低成本，對(duì)電芯品控不嚴(yán)、BMS設(shè)計(jì)要求太低、沒有對(duì)動(dòng)力電池包足夠的安全設(shè)計(jì)保護(hù)，沒有充分驗(yàn)證情況下就批量供貨，這些才是安全隱患的直接原因。
無(wú)論如何，行業(yè)的“大躍進(jìn)”式發(fā)展將埋下安全隱患。車圖騰簡(jiǎn)單做了一個(gè)統(tǒng)計(jì)，從2012年至2018年，中國(guó)新能源汽車銷量分別為1.2萬(wàn)輛、1.76萬(wàn)輛、7.47萬(wàn)輛和33.1萬(wàn)輛、50.7萬(wàn)輛、77.7萬(wàn)輛和101萬(wàn)輛。這意味著7年內(nèi)銷量增幅高達(dá)100倍。
正如國(guó)家科技成果轉(zhuǎn)化基金新能源汽車創(chuàng)業(yè)投資子基金合伙人兼總裁方建華說(shuō)的那樣:“現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)有點(diǎn)急功近利，違背技術(shù)進(jìn)步的規(guī)律發(fā)展是不可取的，尤其是整車廠應(yīng)該深思?！?/p>
