第四届中国(广州)国际电池与储能技术博览会

 

暨第九届中国锂电产业峰会

 


2019年5月7-9日 广州琶洲·国际采购中心
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电池包竟然是电动汽车自燃的罪魁祸首?

发表时间:2018-09-30   浏览次数:
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近段时间以来,国内频频出现电动汽车起火燃烧事件,有专家认为,我国追求电池高比能量密度是导致起火的主要原因。不过,也有专家有不同观点,日前,记者采访了某电池行业相关专家,他告诉记者,每次发生电动汽车起火事件时,汽车及电池企业的相关研究人员一定会进行全面分析,他便是参与分析的研究人员之一,而他们在经过了多次研究后发现,大多数电动汽车起火的主要原因不在电池,而在电池包。

行业普遍关注能量密度

自燃事故

8月31日,一辆力帆650电动汽车在广州增城区起火燃烧;9月10日中午12时左右,福州市江滨路一辆比亚迪电动汽车在撞上路边护栏之后自燃;9月5日,在珠海香洲某停车场内,两辆众泰云100系列共享电动汽车在充电时起火燃烧。

也是不久前的8月25日,位于成都的威马研究院园区内,一辆威马EX5电动汽车突然起火自燃;8月26日约18时22分,安徽省铜陵市公交公司一辆公交车在行驶过程中突然发生起火燃烧事故。
 
近段时间以来,国内频频发生电动汽车起火燃烧事故,据不完全统计,今年上半年以来,我国已发生十多起电动汽车自燃事件,并且主要集中在电动乘用车领域,这些起火车辆分别处于停驶状态、正在充电或者行驶过程中。
 
频频发生起火事故,有些专家将其归因于行业过于追求电池高比能量密度。前不久,中国工程院院士杨裕生指出,电池高镍化提高了比容量,也让电池的热失控温度和安全性逐步下降。三元锂离子电池热失控温度不足200℃,尤其是三元材料在达到一定温度时分解释放出极活泼的初生态氧,即使在没有外界氧气供应的情况下,电池内部也已经完整地具备了燃烧要素,这也是三元锂离子电池起火后,火势蔓延迅速且难以扑灭的原因。
 
杨裕生认为,由于片面追求纯电动车高续驶里程,三元材料的高镍之风越刮越烈。三元电池或许是定时炸弹,磷酸铁锂电池不应该被埋没。还有专家认为,从理论上看,三元电池的安全性就低于磷酸铁锂,加大三元电池中镍的含量必然带来更大的安全隐患。

  电池包设计缺陷不能忽视

三元电池高镍化降低了电池的安全性,但也正如杨裕生所言,这是三元电池起火后,火势蔓延迅速且难以扑灭的原因。那么,真正引起电池起火的直接原因是什么?
 
上述电池行业专家告诉《中国汽车报》记者,每次电动汽车起火时,无论是整车企业还是配套的电池企业都非常重视,都会派技术专家前往现场了解情况,并且把起火之后的车辆运回来进一步拆解,寻找起火的真正原因。他告诉记者,从拆解分析结果来看,绝大多数电动汽车起火事故的原因不是电池本身,而是因为电池包各种缺陷引起的。他说,电池包设计之初就存在很多缺陷,这些缺陷的存在埋下了安全隐患,安全隐患累积到一定程度之后,最终会引发电动汽车起火燃烧。

不难发现,最近发生的电动汽车起火事故大多数位于我国南方,这与南方近期大范围的降雨有较大关系。该专家表示,电动汽车有较高的防水要求,如果达到IP67防水等级,电动汽车的安全将有保障。如果电动汽车的防水等级没有达到要求,长时间使用之后,电动汽车的防水效果会有所减弱,雨水、路面积水等就有可能侵蚀电池系统,从而导致电池发生短路。该专家告诉《中国汽车报》记者,电动汽车的防水性能减弱导致的电池短路不是发生在电池内部,而是在电池包中就产生了短路,从而导致燃烧事故。

那么,为什么不提升电池的防水等级?该专家说,达到较高的防水等级将加大电动汽车的成本,削弱产品的价格竞争力。该专家给《中国汽车报》记者举例称,电池中要使用线束,防水达标线束的价格约为1200元,而普通线束的价格约为500元,两者价格相差一倍多。
“目前市场上,A0或者A00级电动汽车的价格较低,这与企业特别强调成本节省有一定关系,但企业在强调节省成本时,可能对安全的警惕性就会有所放松。”该专家说,还有一种情况值得注意,有的企业采购人员把线束价格相差太多的原因归咎于配套企业虚报价格,而拒绝购买防水达标线束,这种认识上的误区也会造成电池包在一开始设计时就存在安全上的缺陷。
 
另外,为了推动电动汽车发展,我国制定了较高的补贴标准,中央和地方两级补贴均提出了续驶里程要求。为了满足续驶里程要求,汽车企业一般采取两种方法,一是提高电池的能量密度(有相当高的技术难度);二是多装电池。“多装电池就意味着成本会提高,产品就会缺少市场竞争力。为了达到补贴标准又确保成本不大幅提升,有些企业采用放松BMS(电池包成组的一部分)管理的办法,但这就意味着降低了电池的安全管控。放松BMS要求难免带来安全隐患,在BMS突然出现问题时就会导致电动汽车起火燃烧。”该专家说。
 
有资料显示,在电动汽车起火燃烧的原因中,70%以上为热失控。该专家告诉《中国汽车报》记者,电池内部的热失控很少是电池本身的原因引起的,大多数情况下,是外部因素引发了电池内部的热失控,而外部因素均与电池包有密切关系。比如,安装在电池包中的电池,由于车辆在行驶过程中会发生震动导致电池之间发生摩擦,这种摩擦看似很细微,但日积月累就可能发生质变,导致电池包中的电池发生短路。该专家告诉《中国汽车报》记者,车辆无论在何种状态下都不可避免会震动,这对电池包中电池的固定提出了较高要求,尤其是圆柱电池的固定更需要加强。

  电池内短路也应重视

该专家告诉记者,目前,由于电池包的原因引起的起火事件占据大多数,但也有少部分是电池本身的问题,这与电池市场的不规范有关。他说,我国动力电池的集中度较高,排名前十的企业市场占有率超过80%,这些企业技术实力都较强,并且重视电池生产质量。但我国有上百家电池生产企业,他们在不同的细分领域寻求自己的生存之道,有些二流电池企业的产品仍然会流入市场,这些企业的产品可能存在电芯本身的问题。比如,电芯中杂质含量过高,不需要外部因素就可能产生电池内短路,导致电池热失控从而起火燃烧。

“电池的内短路不能忽视。”苏州宇量电池有限公司董事长毛焕宇说,
 
“电池在设计和制造过程中有很多的机会会留下内短路的安全隐患,目前的技术还无法完全消除和防止出现内短路,也在事故发生之前无法探测到。尽管电池的内短路是小概率事件,但也不能忽视,一旦发生内短路将是灾难性的。”(内短路的危害)
(电池发生内短路时,如何保障电池的安全)
毛焕宇说:“内短路无法克服,但可以采取两个措施保障电池的安全,一是降低热失控的强度;二是设置热扩展屏障。”为了达到这个目的,苏州宇量电池有限公司探索出了自己的一套预防措施:通过化学方法控制来降低热失控电池的反应能量,设置热传递障碍等。

目前,电池安全越来越引起行业关注,国内不少机构和企业也都致力于研究电池系统的安全性。中国大通战略研究中心党委书记、镱铬化学物理研究所所长高幼银就曾向《中国汽车报》记者展示了他们关于电动大巴车电池系统安全的研究成果。他说,这套系统是在电池包中加入了一套消防子系统,里面有灭火控制装置,一旦电池包发生热失控,灭火系统会迅速启动,从而避免危害进一步扩大,确保电池系统安全。

此外,最近发生的电动汽车起火事故已引起工信部的高度重视,明确要求新能源客车生产企业立刻开展安全隐患专项排查工作。有专家指出,相信在各界的共同关注下,新能源汽车会越来越安全。