【EV視界報道】新能源汽車作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平均得到了迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計,截至2017年底,國內(nèi)新能源汽車保有量已超過160萬輛,占全球新能源汽車保有量的50%。但是,隨著保有量的增加,新能源汽車安全問題卻顯得日益突出,其中起火事件尤為受到社會關(guān)注。前幾日,國家質(zhì)檢總局缺陷產(chǎn)品管理中心發(fā)布了一則公告稱:“據(jù)我們掌握的輿情信息顯示,2018年已發(fā)生新能源汽車起火事件40余起?!?/p>
2018年的這些火,來的比2017年迅猛那么多
2018年1月,重慶某小區(qū)車庫,一輛特斯拉Model S發(fā)生自燃。因為該小區(qū)的消防設(shè)施比較到位,煙霧探測器監(jiān)測到火情后報警。
2018年5月,一輛野馬U能E350新能源汽車在充電時發(fā)生自燃,由于火勢過猛,該車被燒得只剩下空架子。
2018年8月31日,一輛力帆650EV在路邊燃燒,著火聲四起,汽車周身都燃著大火,現(xiàn)場有滾滾濃煙。
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其實很多人都注意到,在2018年有關(guān)新能源汽車起火的報道顯得非常之多。那么,為什么2018年的這些火,來的比2017年迅猛那么多呢?
新能源汽車起火的真兇原來是它
其實,對于新能源汽車起火事件,很大一部分原因是搭載的動力電池所引發(fā)的。目前,我國新能源汽車搭載的動力電池主要有兩種,其一是磷酸提鋰電池;其二則是三元鋰電池,而對于這兩種電池則各有優(yōu)勢。
其中,磷酸提鋰電池指的是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,這類電池不含貴重金屬元素。而由于不含有貴重金屬材料,所以磷酸鐵鋰電池的原材料成本就可以被壓縮的非常低。在實際使用中,磷酸鐵鋰電池則具有耐高溫,安全穩(wěn)定性強(qiáng),價格便宜,循環(huán)性能更好的優(yōu)勢。
而三元鋰電池指的是使用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料,石墨作為負(fù)極材料的鋰電池。三元鋰電池電壓平臺很高,這也就意味著在相同的體積或是重量下,三元鋰電池的比能量、比功率更大。并且在大倍率充電、和耐低溫性能等方面,三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢。目前,三元鋰電池被采用的程度明顯高于磷酸鐵鋰電池。
對此可能有人會問,既然磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池各有優(yōu)勢,為什么市場中三元鋰電池的使用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池呢?
眾所周知,目前純電動汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不是很完善,消費者對純電動汽車充電遠(yuǎn)沒有達(dá)到燃油車加油那樣便捷,并且由于現(xiàn)在我國對于純電動汽車的補(bǔ)貼仍然以續(xù)航里程為主要標(biāo)準(zhǔn),所以無論是消費者還是新能源造車企業(yè),對于車輛的續(xù)航里程都有一定的要求。因此,擁有重量輕、電量大等優(yōu)點的三元鋰電池顯然要比磷酸鐵鋰電池更具優(yōu)勢。但是值得注意的是,相較于磷酸鐵鋰電池,三元鋰電池在車輛發(fā)生碰撞后容易引發(fā)起火事故,而究其原因,主要是受到電池過熱而造成的熱失控。
在純電動汽車中,動力電池系統(tǒng)是由多個動力電池單體電芯構(gòu)成,在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量聚集在狹小的電池箱體內(nèi)。而如果熱量不能夠及時地快速散出,不僅會影響動力電池壽命,而且嚴(yán)重情況下還會出現(xiàn)熱失控的現(xiàn)象,從而引發(fā)起火爆炸等事故。而如果從原理上說,造成熱失控的原因主要有四種情況,即機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用以及內(nèi)部短路。
其中,機(jī)械濫用主要是指當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時,由于受到外力的作用,鋰電池單體、電池組發(fā)生變形,自身不同部位發(fā)生相對位移,導(dǎo)致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內(nèi)部短路,易燃電解質(zhì)泄漏最終引發(fā)起火。在機(jī)械濫用中,穿刺傷害最為嚴(yán)重,它可能會引發(fā)導(dǎo)體插入電池本體,造成正負(fù)極直接短路。
而電濫用主要是對電池的使用不當(dāng)造成的,有外部短路、過度充電和過度放電幾種類型。其中,因為過渡放電導(dǎo)致的危害最小,但是由于過度放電造成的銅枝晶的增長會降低電池的安全性,從而增加熱失控的幾率。而外部短路是在兩個存在壓差的導(dǎo)體在電芯外部接通導(dǎo)致的結(jié)果,當(dāng)外部短路發(fā)生時,電池產(chǎn)生的熱量無法很好的散發(fā),電池溫度也會隨之上升,高溫觸發(fā)熱失控。最后,過度充電是電濫用中危害最高的一種。由于過量的鋰嵌入,鋰枝晶在陽極表面生長。而鋰的過度脫嵌導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)因發(fā)熱和氧釋放而崩潰。氧氣的釋放加速了電解質(zhì)的分解,產(chǎn)生大量氣體。由于內(nèi)部壓力的增加,排氣閥打開,電池開始排氣。電芯中的活性物質(zhì)與空氣接觸后,發(fā)生劇烈反應(yīng),放出大量的熱,從而引發(fā)電池包燃燒起火。
接下來是熱濫用,這主要指在電池中的局部過熱,這種情況很少獨立存在,往往是通過機(jī)械濫用和電濫用發(fā)展而來,并且是最終直接觸發(fā)熱失控等事故的一種情況。熱濫用一般多為外部環(huán)境溫度過高,或者在溫度控制系統(tǒng)不起作用下導(dǎo)致的電池?zé)崃窟^高從而造成的短路,從而引發(fā)熱失控。從原因上說,電池包的碰撞、損壞,電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的失靈都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。
最后是內(nèi)部短路,該情況是由電池的正、負(fù)極直接接觸所造成的,通常由機(jī)械濫用和熱濫用引起。引發(fā)內(nèi)部短路原因同樣復(fù)雜,比如鋰離子電池過度充電,枝晶積累到一定程度導(dǎo)致刺穿電池隔膜,從而發(fā)生內(nèi)部短路或是碰撞、穿刺傷害之后直接導(dǎo)致正負(fù)極接觸而導(dǎo)致熱失控。
由此可以看出,在純電動車起火事故中,通常都是由以上四種情況所引發(fā)的,而外部事故則是引發(fā)上述幾種情況的主要因素。那么,怎樣才能防止動力電池起火事件的頻繁發(fā)生?在面對電池起火的事件中,我們又應(yīng)該怎么做呢?
如何保證動力電池的安全性
正如我們之前所提,目前市場中大部分汽車裝載的都是三元鋰電池,但是這并不意味著搭載三元鋰電池的汽車就一定會發(fā)生起火事故。而如何杜絕或減少這種事故的發(fā)生,還需要從多個環(huán)節(jié)下手。
首先,在相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)方面,要對新能源汽車以及電池的研發(fā)生產(chǎn)更加負(fù)責(zé)。據(jù)悉,有些企業(yè)為了縮短開發(fā)周期,把電池活性材料增厚、隔膜減薄,雖然這樣電池比能量會上升,但是安全性能卻下降。同時,在電池測試驗證方面,部分企業(yè)也未建立自己內(nèi)部的電池安全測試標(biāo)準(zhǔn),甚至沒有電池安全測試能力,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量自然就會參差不齊。
其次,新能源汽車起火事件也不全是車輛自身能完全杜絕的問題,所以需要一些亡羊補(bǔ)牢的應(yīng)急救援辦法和廣泛的科普辦法。例如,美國的交通應(yīng)急救援,不管是技術(shù)、科普方面,都值得借鑒。美國消防協(xié)會(NFPA)早在2010年就啟動了新能源安全的網(wǎng)上培訓(xùn)、教學(xué),并得到美國能源部的資金支持。同時,其聯(lián)合整車企業(yè),開展針對不同車型的救援技術(shù)在線培訓(xùn)。
編輯點評:當(dāng)前很多電池企業(yè)和車企都在追求更高的能量密度以獲得更多的補(bǔ)貼,卻忽視了動力電池最根本的安全屬性的問題,而今年頻繁的事故也將動力電池的安全性再一次帶到大眾的視野中。而對于新能源汽車的發(fā)展,安全永遠(yuǎn)是第一位的。任何政策、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、設(shè)計、制造環(huán)節(jié),都不能脫離這個原則和底線。
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