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三元电池易朝火?动力电池安全性仍有提升空间

[日期:2018-07-12]   来源:中国能源报   作者:   [字体: ]

作为电动汽车的“心脏”,动力电池的进步成就了今天的电动汽车,也决定着未来电动汽车市场化的步伐快慢。2018年,动力电池产业进入发展快车道,随着电池新技术不断成熟,动力电池的安全性也逐渐成为各方关注的焦点。

5月,美国佛罗里达州一辆特斯拉Model S撞上了混凝土墙并很快起火,导致两名高中生死亡,另有一名高中生受伤。同月,一辆特斯拉汽车在瑞士发生事故,导致电池起火,驾驶员当场死亡……连续的事故再次将电动汽车电池安全问题推到风口浪尖,也让有购买电动汽车意愿的消费者心增疑虑:电动汽车,到底安不安全?

动力电池安全性待考

知名品牌手机电池爆炸的新闻已经过去很久,但仍然让很多人心有余悸,最近的电动汽车起火事故更是让人心惊。在节能环保、性价比高等优点的加持下,电动汽车能否让大家安心地坐在一块大电池上飞奔?

“国内动力电池生产总体技术水平与国外先进水平相比尚有差距。”中国质量认证中心工程师王湛介绍,近年来国内动力电池数量迅猛增长,新技术、新路线层出不穷,但制造商规模普遍不大,技术实力有提升空间。在现有体制下,市场门槛比较低,一些小制造商尚未建立起规范的质量保障体系。“大多数企业在生产过程中采用半自动化和自动化生产设备结合的方法,产品质量水平不稳定,在产能和安全性方面还有一些可提高的空间。”

据记者了解,磷酸铁锂和三元锂电池是目前市面上使用率最高的动力电池。数据表明,磷酸铁锂电池的能量密度不及三元锂电池,但却比三元锂电池有更好的安全性。正极材料是决定电池能量密度与性能的关键因素,隔膜是保证电池性能与安全性的关键材料。众所周知,电池容量越大、能量密度越高,安全的重要性越凸显。

中科院院士、清华大学教授欧阳明高强调,在电动汽车动力电池的发展中,安全永远是第一位的,能量等其他性能指标其次。

“影响电池安全的,不只是电芯本身,还与电池组、动力系统、整车等有关,尤其是BMS(电池管理系统)。”同济大学教授叶际平表示,现在的BMS不能像人的神经一样做到“冷暖自知”,所有的电池都是被动地被BMS控制,而电池内部活性非常大,无法在大气暴露的情况下看内部运行情况,虽然材料分析技术在日本、韩国等地非常成熟,但在国内的研究才刚刚开始。所以人们的担忧不无道理。

电池比你想象的更安全

业内专家认为,特斯拉起火是因为搭载的三元锂电池在遭遇强烈碰撞时出现“热失控”现象,导致温度快速上升。

同样是汽车,为什么每天坐在汽油车上,大家并没那么担心;而在电动汽车上,人们却十分顾虑安全?

因为影响“电”的因素要比汽油更多。“电池系统的失效模式有五项:电击(电能非正常释放)、燃烧、爆炸、碰撞、腐蚀。”北京普莱斯新能源电池科技有限公司副总裁张仁柏介绍道,电池系统安全测试至少有四大安全,第一是化学安全,包括材料阻燃、电芯安全;第二是电气安全,包括膨胀力、传感、电压采集、温度采集等;第三是机械安全,如耐腐蚀、耐振动;第四是功能安全,如碰撞过程中自动切断电路灭火等。

“不管是过充,还是短路,大部分问题的原因都是电芯的热失控。未来的发展,我们还是要继续致力于稳定的正负极材料。”孚能科技(赣州)有限公司董事长王瑀表示,目前普遍采取的安全措施包括可熔断保险丝、继电器、箱体、电芯、电池模组、液冷系统、热管理等等。

中国汽车技术研究中心首席专家王芳也强调安全是电动汽车的根本。“电动汽车安全就是人员安全,要求在人逃生之前不起火、不爆炸。”但她也表示电池的安全性是有等级的。“安全是相对的,不安全是绝对的。我们只是要把不安全的可能性无限趋近于零。”

除了技术上的改进和严格的测试,针对电动汽车用动力蓄电池,中国质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会于2015年5月15日联合发布了《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法》(GB/T 31467.3-2015)等6项国家标准,并在2016年全面实施。2018年1月24日,工信部发布了《关于征求<电动汽车安全要求>等3项强制性国家标准(征求意见稿)意见的通知》。一系列国家标准把电池安全予以统一强制量化,设置明确的“安全底线”。有业界评论表示不同标准的相互衔接及组合覆盖了动力电池、模组、系统等各个等级部件,有利于动力电池行业的健康发展。

电池企业、车企联手打造安全感

业界专家普遍表示,新能源汽车安全不是某一个环节、某一个企业的问题,而是一个包括电池、电机、电控、整车制造、充电设施等全链条的系统工程。确保电池安全不只是电池企业的“本职”,整车企业更是责无旁贷。

电池企业方面,“需要确保动力电池和储能电池从设计到生产、从使用到售后的安全。”宁德时代新能源科技股份有限公司副董事长黄世霖建议。

如果说电池企业侧重于电芯性能的研发,那么整车企业则更关注电池的使用和用户体验。车企和电池企业代表表示虽然双方看起来“分工明确”,但其实买卖并不一定要“两清”。车企在用户使用过程中采集数据、反映用户体验和问题,电池企业作为参考可以更好地提高电池的性能和安全性。浙江电咖汽车科技有限公司董事长张海亮建议,整车企业需要抛开整车厂与供应商之间的传统供求关系,与供应商成为密切配合的合作伙伴关系,共同推动电池技术的迭代与进化。

北京汽车集团有限公司总经理张夕勇表示,动力电池技术发展直接影响整车企业成本的波动情况和控制能力,整车与零部件双方是相互依存、共同进步的关系,必须要站在产业发展的高度,秉持开放、合作的心态,共同应对挑战,走出一条适应新能源汽车产业新生态的新路子。





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