5月12日,工業(yè)和信息化部(以下簡稱工信部)針對電動汽車連下三道強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn),將電動汽車的安全性做出強(qiáng)制性提升要求。新的國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計將于2021年1月1日起開始實施。
其中,《電動汽車用動力蓄電池安全要求》在優(yōu)化電池單體、模組安全要求的同時,重點強(qiáng)化了電池系統(tǒng)熱安全、機(jī)械安全、電氣安全以及功能安全要求,試驗項目涵蓋系統(tǒng)熱擴(kuò)散、外部火燒、機(jī)械沖擊、模擬碰撞、濕熱循環(huán)、振動泡水、外部短路、過溫過充等。特別是標(biāo)準(zhǔn)增加了電池系統(tǒng)熱擴(kuò)散試驗,要求電池單體發(fā)生熱失控后,電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸,為乘員預(yù)留安全逃生時間。
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,大幅提升了電池安全在整車安全中的影響因素。自從去年大篇幅的電動汽車自燃訊息爆出后,電池安全也成為了新能源汽車產(chǎn)業(yè)所不可忽視的重中之重。
然而,2019年的多起蔚來自燃事故與特斯拉自燃事故,引發(fā)了眾多消費(fèi)者的恐慌,卻并沒有引起汽車廠商們的足夠重視。在日益苛刻的新能源補(bǔ)貼規(guī)定的促進(jìn)下,車企們?yōu)榱耸袌鍪蹆r與營銷噱頭,紛紛繼續(xù)加大在三元鋰電池能量密度等方面的投入。如此激進(jìn)做法的背后,自然伴隨著眾多安全隱患,今年年初,盡管受疫情影響,消費(fèi)者出行熱情有所下降,但電動車們依舊沒能躲過“靈異”的自燃現(xiàn)象。5月剛過,一臺理想ONE與Aion S的自燃信息,再次讓公眾視野聚焦純電動車安全。
圖片來源:工信部
盡管純電動車自燃的原因多種多樣,但拋去無故自燃和外力碰撞等因素,大部分純電動車的自燃的源頭都指向了整車中的重要部件——動力電池。
在大多數(shù)純電動車自燃事件的結(jié)果分析中,動力電池的熱失控,導(dǎo)致內(nèi)部電極與外界空氣接觸,進(jìn)一步導(dǎo)致高溫出現(xiàn)從而引起自燃,占據(jù)了絕大部分事故的主因。此外,還有因為散熱性能不達(dá)標(biāo),內(nèi)部電路進(jìn)水引發(fā)短路,或電池外殼損壞,導(dǎo)致電解液泄露從而自燃。
比亞迪針刺實驗
而工信部對于動力電池的全新規(guī)定,正是考慮到在動力電池產(chǎn)生熱失控等可能發(fā)生自燃的前提下,保障消費(fèi)者必要撤離時間的硬性要求。熱失控后5分鐘內(nèi)不起火不爆炸,從人員撤離的角度來說,這個時間依舊很很緊張。但是對于已經(jīng)泛用三元鋰電池作為電芯主材料的汽車廠商和材料商而言,5分鐘時間卻幾乎意味著“三元鋰電池”時代的終結(jié)。
圖片來源:EVTank
按照過往的自燃案例來看,特斯拉所采用的松下供應(yīng)三元鋰電池,從熱失控報警到起火,只需短短5秒鐘。近日一臺自燃的東風(fēng)鄭州日產(chǎn)帥客EV,這一全套過程也僅用了30秒時間。根據(jù)此前比亞迪推出刀片電池時的針刺試驗來看,三元鋰電池在形成內(nèi)部短路時,溫度會迅速升高,正極材料高速分解的游離氧會進(jìn)一步增加各種化學(xué)反應(yīng)的熱量產(chǎn)生,同時伴隨電池內(nèi)部壓力的上升,最終產(chǎn)生燃燒甚至爆炸,而這一整個流程往往發(fā)生在一瞬間。所以就三元鋰而言,就連那臺帥客EV的30秒,也已經(jīng)是難得一遇,更別說是堅持上5分鐘了。
5月8日廣東省東莞市自然的帥客EV
那么是不是現(xiàn)階段的三元鋰電池車主就只能聽天由命了呢,實則不然。從“規(guī)定”的附錄來看,三元鋰電池在引起熱擴(kuò)散之前,需要提前5分鐘給到車內(nèi)乘客預(yù)警信號,這則附錄變相承認(rèn)了三元鋰電池的熱失控是難以控制和補(bǔ)救的。但正如我們在前文中所提到,由于純電動車的大部分自燃事故并非刺穿短路所致,所以碰撞致使的電池變形以及過充導(dǎo)致的溫度過高等問題,才是車企與電池廠商真正需要提防預(yù)警的問題。而這一弊端,可以通過加強(qiáng)電池組結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化電池的熱管理系統(tǒng)來提升安全性。三元鋰電池廠商在近半年時間需要做的是,盡快找到熱失控下,威脅到駕駛艙安全的時間點,并針對這個擴(kuò)散時間盡早對車內(nèi)乘客做出預(yù)警。
比亞迪刀片電池
當(dāng)然,也有消費(fèi)者會心有余悸,既然純電動車需要承擔(dān)如此高的自燃風(fēng)險,那么熱失控就這的無法避免了嗎。也許在短期內(nèi),三元鋰電池是做不到,但是如果將材料換成磷酸鐵鋰電池,這個問題或許能夠得到進(jìn)一步解決。更加優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性,令磷酸鐵鋰電池再次回歸主流視野。比亞迪作為磷酸鐵鋰電池研發(fā)的領(lǐng)跑者,在前不久推出的刀片電池,便將安全性能提升至了首位。
不難預(yù)見,隨著未來比亞迪刀片電池的上市,再加上特斯拉剛剛官宣的未來會采用磷酸鐵鋰電池信息,短期內(nèi),國家政策由過去單純追求續(xù)航里程轉(zhuǎn)向電池安全的大趨勢幾乎已成必然。“成也政策、敗也政策”,當(dāng)年比亞迪因為續(xù)航而不得不在旗艦產(chǎn)品上采用的“三元鋰電池”,在日益清晰的安全標(biāo)準(zhǔn)下,也即將告別主流舞臺。
長城蜂巢無鈷電芯
與此同時,針對三元鋰中不穩(wěn)定因素“鈷”元素的剔除,也在各車企中有條不紊的進(jìn)行。今年3月,特斯拉與寧德時代宣布將攜手研發(fā)無鈷電池,并于近日表示年底即將有可實裝的產(chǎn)品出現(xiàn),而長城旗下的動力電池公司蜂巢也發(fā)布無鈷電池。更有甚者,廣汽在前日宣布石墨烯電池已經(jīng)排上日程,未來動力電池的形態(tài)究竟由會朝向哪個方向發(fā)展,現(xiàn)在下定結(jié)論還為時尚早。但可以確定的是,隨著安全性能需求的大幅提升,當(dāng)下三元鋰電池近73%市占率的獨霸局面將被逐步打破。
除了在電池本身性能上的提升,不少還在充電服務(wù)方面下了一番功夫。如比亞迪唐、榮威eRX5等車型,均提供有預(yù)約充電功能,不僅能夠幫助用戶使用半價的夜間充電,也能夠在一定程度上防止過充狀況的出現(xiàn)。