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中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬
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摘要:5月4日,杭州九堡客运中心门口,一辆正在行驶的面包车发生自燃。5月8日,郑州日产帅客EV在东莞某充电站自燃,致使多车严重损毁。6月5日,一辆江铃易至EX5在湖州长兴某小区发生自
5月4日,杭州九堡客运中心门口,一辆正在行驶的面包车发生自燃。5月8日,郑州日产帅客EV在东莞某充电站自燃,致使多车严重损毁。6月5日,一辆江铃易至EX5在湖州长兴某小区发生自燃。6月22日,一辆欧拉iQ在保定市瑞兴路的国家电网充电站内自燃。6月28日,杭州余杭盛奥西溪铭座地下车库发生一起新能源汽车自燃事故……
" 5月以来,电动汽车安全事故频发、'火烧连营'。"原中国北方车辆研究所动力电池实验室主任、中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬坦言,目前电动汽车自燃事故还不能"归零",给新能源汽车推广带来巨大的负面影响。
在近日举行的"动力电池安全设计及防护技术线上研讨会"上,王子冬反复强调,对电动汽车安全要有正确认识,在目前电池起火原因尚不明晰的情况下,动力电池能量密度的提升要与安全性寻求平衡优化。
电池自燃的根本原因是内部短路
" '高温炎热的夏天更容易起火'的说法并不正确。"王子冬指出,从各个月份的电动汽车起火事件分布情况来看,除了12月的数量略少之外,其余各个月份都有超过4起严重起火事故,其中5、6月和11月是两个高峰期,这表明电动汽车起火事故在全气候条件下均易发生。
王子冬认为,电动汽车安全事故主要由动力电池热失控引起,但热失控仅是结果,其原因错综复杂。"现在电动汽车普遍配置了热管理系统,电池不太容易因为单一的热滥用而触发热失控。"他表示,解决电池安全问题,还要从更为复杂的角度对其诱因进行全面分析。
" 说起热失控,一般都指向了电芯的热失控。"王子冬强调,这一观点很片面,电芯热失控只是其中的一部分,还有其他原因引起的热失控,比如,电池包内部的低压线束起火,局部高电阻导致高压线路升温、不合理的充电和维护方法等,"在电池包内没有相应的防护措施时,火势难以控制,形成热失控和蔓延,最终导致电芯起火,从而产生电芯热失控的假象。"
" 车企在理解热失控时也经常感到困惑,因为当前电池热失控的定义或研究都是以电芯来设计的。"王子冬坦言,以电芯先入为主的思路,不利于实际工作中开展热失控的防护。
厘清电池包的热失控要回归本源,即"热"上。王子冬进一步说明,电池包热源来自多个方面:周围外界物体的热;短路或线路中高温电阻、电芯内阻电流作用产生热;过充或是低电压、大电流产生电化学反应产生热;正负极材料与氧气产生化学反应,以及气体膨胀都会产生热。
在王子冬看来,引发电池自燃的根本原因是内部短路。"加工制备时混入的金属杂质或产生的极片毛刺、电滥用、电解液浸泡不均等引发的局部析锂,都有可能划破电池隔膜,引发微小的内部短路。"王子冬称,这种微小的短路并不易被察觉会在电池内部持续产热,当热量堆积到一定程度就会引发电池热失控,致使电池起火。
电池能量密度与安全性成反比
王子冬进一步表示,近几年电动汽车安全事故呈现出一定趋势。"电动客车起火频次和占比逐年减少,而乘用车起火频次和占比总体上在上升,三元电池的使用是一个原因。"王子冬坦言,盲目追求高能量密度是问题的焦点,如何在高能量密度与提高安全性之间取得平衡,是当前业内亟待解决的一大难题。
各动力电池企业在不遗余力地创新。2019年9月,宁德时代推出了全新的CTP方案,改变了原有的电芯-模组-电池包结构,电芯直接集成到电池包。据了解,北汽EU5成为首款搭载该电池的车型,该电池包体积利用率提高了15%-20%,能量密度进一步提升至200Wh/kg,大幅降低了动力电池的制造成本。特斯拉、蜂巢能源均对CTP技术进行了布局。
比亚迪今年也重磅推出了刀片电池,设计上取消了纵梁、横梁,以电芯作为电池包结构的支撑件,使其体积能量密度从普通电池包的251Wh/L提高至332Wh/L。
" 上述新技术没有隔离墙,这就要求电池确保万无一失,但目前还做不到。"王子冬直言,目前还没有真正弄清楚锂电池的着火原因、是什么环节出了问题、什么场景会出问题。"为了降低成本、多带电池,直接取消模组的做法值得商榷,有相当大的风险。"在他看来,理论上,电池能量密度与安全性成反比。动力锂电池成组时最关键、最核心的问题是安全和使用寿命,其影响因素除了电池自身工艺性和产品质量外,充电的安全性和热管理技术也至关重要,如果没有完善这两项技术,电池的安全性和长寿命循环就无法得到保证。
文章来源:《产业创新研究》 网址: http://www.cycxyj.cn/zonghexinwen/2020/0720/421.html