國內(nèi)企業(yè)該如何應(yīng)對(duì)電池安全隱患？
[2018-11-10 08:59:23]
近日,大眾汽車與韓國電池供應(yīng)商LG組成了一個(gè)特別工作組,并將保持較高的會(huì)面工作頻率,以確保LG可以穩(wěn)定的向大眾汽車供應(yīng)電池產(chǎn)品。大眾汽車認(rèn)為在電池供應(yīng)過程中,由于使用了新的電池技術(shù),在電池生產(chǎn)、電池封裝等方面可能會(huì)存在安全隱患。
顯然, LG作為全球技術(shù)領(lǐng)先的鋰電供應(yīng)商,并不能讓大眾對(duì)其產(chǎn)品安全性完全放心,尤其是當(dāng)有新技術(shù)應(yīng)用在產(chǎn)品上時(shí)。再結(jié)合最近一段時(shí)間頻繁的汽車召回事件,不難發(fā)現(xiàn),電池安全仍然是懸掛在全球范圍內(nèi)新能源車企心頭的一把達(dá)克摩斯之劍。
而在國內(nèi),由于新能源汽車技術(shù)起步較晚,政策變更頻繁,導(dǎo)致新能源車型一直不停迭代。缺乏了足夠的驗(yàn)證,安全隱患更為突出。
據(jù)統(tǒng)計(jì),進(jìn)入2018年以來,國內(nèi)大大小小電動(dòng)車起火事故已經(jīng)超過50起,而近一段時(shí)間高頻率的電動(dòng)汽車起火事件,讓電池安全問題成為了整個(gè)行業(yè)的焦點(diǎn),下到電動(dòng)汽車消費(fèi)者,上到專家學(xué)者、國家部委都發(fā)聲強(qiáng)調(diào)安全性在新能源車中的核心地位。
電池事故無關(guān)技術(shù)路線
介于鋰電安全的緊迫性,有一些專家甚至提出,動(dòng)力電池發(fā)展應(yīng)該舍棄三元而重回磷酸鐵鋰時(shí)代。這種觀點(diǎn)其實(shí)就有些過猶不及了,熟悉鋰電池?zé)崾Э剡^程就應(yīng)該明白,磷酸鐵鋰電池的安全性只是相對(duì)而言,做不好整體安全性的防護(hù)和設(shè)計(jì),各種電池都面臨著危險(xiǎn)。
電芯的熱失控過程大致如下:當(dāng)電芯溫度上升到一定程度(約130℃)時(shí),負(fù)極表面的SEI膜就會(huì)開始分解導(dǎo)致高活性鋰碳負(fù)極暴露于電解液中發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生的熱量使電池進(jìn)入高危狀態(tài)。而當(dāng)電池內(nèi)部局部溫度升高到200℃以上時(shí),正極表面鈍化膜分解正極發(fā)生析氧,并繼續(xù)同電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量并形成高內(nèi)壓。當(dāng)電池溫度達(dá)到240 ℃以上時(shí),還伴隨鋰炭負(fù)極同粘結(jié)劑的劇烈放熱反應(yīng)。
由此可見,在鋰電池的熱失控中,直接原因是負(fù)極表面SEI膜的破損從而導(dǎo)致高活性嵌鋰負(fù)極與電解液的劇烈放熱反應(yīng),而正極材料的分解放熱只是熱失控反應(yīng)其中的一個(gè)環(huán)節(jié),甚至都不是主要的因素。
因此,所謂磷酸鐵鋰(LFP)因熱穩(wěn)定而更安全的說法其實(shí)很片面,磷酸鐵鋰的安全性只是相對(duì)而言,因此拿電池安全作為論據(jù)去評(píng)判磷酸鐵鋰及三元技術(shù)路線的做法有失偏頗。
一個(gè)擺在眼前的事實(shí)就是,隨著美國A123的破滅,國際上幾乎沒有主流車企采用磷酸鐵鋰的技術(shù)路線。而分析分析國內(nèi)電動(dòng)汽車起火事也不難發(fā)現(xiàn),不論是鐵鋰還是三元,都存在起火燃燒的案例,與其在技術(shù)路線上糾結(jié)不如找到電池安全隱患真正的元兇。
設(shè)計(jì)和品控才是電池安全的“幕后黑手”
事實(shí)上,電芯的失效只是整個(gè)電池系統(tǒng)安全隱患的一小部分。站在模組的角度,由于電芯結(jié)構(gòu)、工作方式和環(huán)境等多方面的因素會(huì)使得電芯的安全隱患加倍的體現(xiàn)出來,因此動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管控的嚴(yán)密性等等才是更加重要的部分。
前不久,某業(yè)內(nèi)人士在對(duì)三輛發(fā)生自燃的電動(dòng)汽車拆解后分析發(fā)現(xiàn),涉事動(dòng)力電池供應(yīng)商和車企不重視安全,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)力電池包進(jìn)行足夠的安全設(shè)計(jì)保護(hù)。
顯然,設(shè)計(jì)和品控才是造成這三輛事故車輛自燃的元兇,而類似案例絕不在少數(shù)。中國汽車技術(shù)研究中心主任王秉剛在接受采訪時(shí)表示,我國電動(dòng)汽車發(fā)生的一些安全事故,有些是很低級(jí)的錯(cuò)誤,比如充電過程中沒有保護(hù),電充滿后還繼續(xù)充,一直充到電池包鼓包、著火。如此劣質(zhì)的產(chǎn)品也通過了準(zhǔn)入檢測,要么說明準(zhǔn)入時(shí)的不嚴(yán)格,要么說明沒有按照要求來生產(chǎn)。
中國電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長歐陽明高在全球未來出行大會(huì)上也表示,近期新能源汽車起火的事件,其主要原因是產(chǎn)品質(zhì)量問題,沒有遵守技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)驗(yàn)證周期的偏短等。具體體現(xiàn)在三個(gè)方面,一是,電池產(chǎn)品測試驗(yàn)證不足;二是,車輛使用過程中可靠性變化;三是,充電安全管理技術(shù)有問題。
其中,充電安全尤為重要,因?yàn)榇蟛糠职踩鹿识及l(fā)生在充電時(shí),此時(shí)電池與充電系統(tǒng)連在一起,是熱失控最容易的時(shí)候,同時(shí)還有高壓電器的短路等等,都會(huì)容易引起事故。本來國家對(duì)于電池管理系統(tǒng)是有一個(gè)ISO26262的執(zhí)行規(guī)范,但大部分企業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有嚴(yán)格執(zhí)行功能安全的規(guī)范。
國內(nèi)該如何面對(duì)電池安全隱患的?
歸根結(jié)底,目前的電池安全問題還是出在電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品質(zhì)量把控上,而不是所謂的技術(shù)路線,而要把設(shè)計(jì)和品控也不是一件容易的事情。尤其是在政策強(qiáng)調(diào)能量密度、市場逼迫成本控制的兩頭擠壓下,企業(yè)很難在兩者兼顧下還能做好質(zhì)量。
對(duì)此,歐陽明高的建議是不宜強(qiáng)行推行原有的產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃(2020年單體達(dá)到350瓦時(shí)/公斤,系統(tǒng)260瓦時(shí)/公斤,循環(huán)壽命2000次),同時(shí),補(bǔ)貼政策要符合技術(shù)發(fā)展的規(guī)律,對(duì)能量密度的提升不宜過快、不宜更改過頻。要留給企業(yè)充分的時(shí)間,快速提升產(chǎn)品質(zhì)量,消除安全隱患。
中汽協(xié)常務(wù)副會(huì)長董揚(yáng)也表示了類似觀點(diǎn),他認(rèn)為,企業(yè)應(yīng)成為電動(dòng)汽車安全性的第一責(zé)任人,動(dòng)力電池制造企業(yè)、電動(dòng)汽車制造企業(yè)、充電運(yùn)營企業(yè)都要更加重視電動(dòng)汽車安全性,把安全性放在比能量密度、續(xù)駛里程、充電方便等更重要的位置。此外,各企業(yè)要加強(qiáng)合作,加強(qiáng)數(shù)據(jù)連通,形成合作分析事故原因、提高安全性的機(jī)制。
而在政府層面,應(yīng)加強(qiáng)管理創(chuàng)新,建立保障電動(dòng)汽車安全性的制度。一是保持電動(dòng)汽車準(zhǔn)入和補(bǔ)貼等技術(shù)指標(biāo)的穩(wěn)定性,不要頻繁變動(dòng)技術(shù)指標(biāo),如果變動(dòng)技術(shù)指標(biāo),應(yīng)給企業(yè)至少兩年時(shí)間開發(fā)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證新產(chǎn)品。二是建立電動(dòng)汽車安全性管理機(jī)制,一旦發(fā)生安全性事故,應(yīng)及時(shí)組織專家分析、研究,搞清事故原因,提出可供全行業(yè)吸取教訓(xùn)的技術(shù)建議,嚴(yán)禁企業(yè)瞞報(bào)。三是針對(duì)電動(dòng)汽車特點(diǎn),建立周期性產(chǎn)品安全性檢驗(yàn)制度。
值得一提的是,設(shè)計(jì)和品控能有效遏制鋰電安全事故,但安全問題最終還是會(huì)回歸到技術(shù)問題,電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展越后期,電池安全就越變成一個(gè)瓶頸技術(shù)。比如十分鐘充300公里以上的電的快充技術(shù)會(huì)對(duì)電池安全帶來挑戰(zhàn),電壓從300V提高到600V甚至800V,這些都與安全相關(guān),也是今后純電動(dòng)汽車競爭的主戰(zhàn)場。
因此,要解決安全問題,除了在產(chǎn)品質(zhì)量上下功夫,全面提升現(xiàn)有鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)安全技術(shù),全力突破新型固態(tài)電池等技術(shù)也是重中之重。
