自去年特別是今年上半年以來,近60 起(不完全統(tǒng)計)新能源汽車起火事故引發(fā)業(yè)內(nèi)外廣泛關注。
這些是否會嚴重影響消費者的購買信心?記者在近期對多名準車主的走訪或電話網(wǎng)絡調(diào)查中得到了有些出乎意料的反應?!笆菃幔窟@車還能自已著了呢?”少部分消費者對此一臉懵圈。更多則將其看做偶然的極端事件,“不至于攤到我頭上”,“燃油車公交車也有起火的,難道還不開車坐車了嗎?”僅有少部分表示“再看看情況”,“著過火的(品牌)就不買了”或者“會小心使用的”。記者與幾家新能源汽車經(jīng)銷商的聊天中得到了類似的反應,“沒有太影響賣車,很多人來了并不問起火的事,他們更多關心性價比甚至是以后的殘值?!币幻麃碜阅戏侥呈鞘械奶厮估w驗店的工作人員甚至表示:如果國內(nèi)消費者如此在意這件事,特斯拉恐怕根本進不來。由此對產(chǎn)業(yè)而言有一個好消息,還有一個壞消息。好消息是雖然近年來國內(nèi)汽車消費者的安全意識在不斷提升,但仍與歐美等國有不少的差距。加上在態(tài)度上對新事物的包容性更高,這就給產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的改進、完善留下了余地。壞消息則是時間已經(jīng)不多了,如不及時解決,對新產(chǎn)業(yè)新事物的傷害是不可想像的。
新能源汽車作為國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在從中央到地方政策的大力支持下歷經(jīng)數(shù)年高速發(fā)展,作為車輛“心臟”的動力電池的能量密度更是一年一個臺階快速迭代,向“高”挺進。起火事件的頻發(fā)加上補貼政策的逐步退出,將為當前節(jié)奏不符合規(guī)律的“高能之路”按下休止鍵,并加速推動下一代動力電池的研發(fā)應用。從新能源汽車到動力電池行業(yè)正重新審視當前的技術路線,例如曾經(jīng)幾乎完全退出純電動乘用車領域的磷酸鐵鋰電池,其低成本、更安全的優(yōu)點正被重新評估,搭載電池更少的插電式及增程式車型的市場份額正逐步上升,諸如此類的變化或?qū)⒏膶懍F(xiàn)有的市場競爭格局,未來的產(chǎn)品將更加多元化。另外值得注意的是,2019年補貼政策對動力電池能量密度沒有再提出新的更高要求。
對整個產(chǎn)業(yè)而言,這一波著火事件充分暴露出相關企業(yè)從設計到生產(chǎn)制造乃至后期監(jiān)控的諸多缺陷,包括在產(chǎn)品策略及戰(zhàn)略定力方面的各種問題。政府監(jiān)管和產(chǎn)業(yè)政策制定也遭到拷問和考驗。追根溯源、對癥改進固然是積極的應對之道,但更大的意義在于促使各方深入反思:如何為新興產(chǎn)業(yè)設置合理的評價標準體系?如何促進其健康快速發(fā)展?
本期我們聚焦新能源汽車特別是動力電池的安全問題,通過匯總近期的相關事件及企業(yè)人士、行業(yè)專家的觀點,試圖為以下問題尋找答案:新能源汽車起火的原因有哪些?近兩年又因何成為事故的高發(fā)期?這將給產(chǎn)業(yè)帶來哪些影響?行業(yè)應對思路與技術手段有哪些?這場事涉安全的靈魂拷問將給新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來哪些教訓與啟示?
在國內(nèi)飛速發(fā)展數(shù)年的電動汽車產(chǎn)業(yè)正面臨一場前所未有安全挑戰(zhàn)。近兩年特別是近數(shù)月來,多起電動汽車起火事故被曝出,密集時的記錄高達20天11起,在一定程度上甚至影響到市場對新能源汽車的消費信心。是什么原因引發(fā)了電動汽車起火?又是什么原因?qū)е铝似鸹痤l發(fā)?
直接原因:誘因復雜的熱失控
“隨著新能源汽車的保有量不斷提升,安全問題正逐步凸顯,形勢也越來越嚴峻。”交通部運輸服務司副司長蔡團結透露,據(jù)交通部統(tǒng)計,截至今年6月底,全國共發(fā)生涉及新能源汽車安全事故19起,原因大多與產(chǎn)品質(zhì)量以及氣候有關。
事實上自去年以來,國內(nèi)新能源汽車再次進入一輪起火高發(fā)期,根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局的數(shù)據(jù),2018年國內(nèi)至少發(fā)生了40起涉及新能源汽車火災的事故。來自其他口徑的數(shù)據(jù)則遠比這些嚴峻。
這些起火都是在什么情況下發(fā)生的?據(jù)了解,從今年上半年的情況看,有29%發(fā)生于充電時,有19%處于行駛狀態(tài),還有19%是在停放時發(fā)生的。
是什么原因?qū)е铝穗妱悠嚻鸹???shù)據(jù)顯示,過去8年中,國內(nèi)新能源車著火事件中與動力電池相關案例為92例,占比高達86%,直指電動汽車上化學性質(zhì)最活躍的鋰離子動力電池。資料顯示,鋰離子電池主要由正極、鋁箔、負極、銅箔、隔膜和電解液組成,電解液中通常含有大量自帶燃爆屬性的有機物。有專家將鋰電池比作一個小屋子,里面關著“火藥桶”、“助燃劑”和“打火機”,三者之間只用一層“保鮮膜”隔開。
但往往事故的發(fā)生也非電池本身的原因,如果從整個車輛設計角度看,其他總成及部件的缺陷最終也可導致起火。由于電動車起火可能與電器線路、機械干涉和外部火源等因素相關,且部分證據(jù)會在燃燒過程中消失或發(fā)生變化,這種調(diào)查非常困難,原因分析也異常復雜。但目前業(yè)內(nèi)的普遍觀點是,至少從表象看,電池過熱引起熱失控是導致起火的主要原因。而引發(fā)熱失控的因素也較為復雜。
“電池包溫度不均勻、過充過放、外短路、內(nèi)短路等都會引發(fā)過熱,另外電池進水、密封不好、碰撞等也會引發(fā)過熱。”中國科學院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高從技術角度分析指出,熱失控包括誘因、發(fā)生和蔓延三個過程,誘因主要有兩個,一是過充、快充、老化電池、低溫充電等導致的析鋰,二是各種原因?qū)е碌膬?nèi)短路。
首先,近期發(fā)生的充電事故的分析表明,主要是不當快速充電或過充引發(fā)電池析鋰,導致熱失控溫度大幅度下降,從219℃下降到107℃,并與電解液劇烈反應,導致電池在107℃發(fā)生熱失控。通過實驗表征發(fā)現(xiàn),在快充的時候能夠明顯看出析鋰的產(chǎn)生,引起動力電池熱穩(wěn)定性變差,以及迅速衰減。歐陽明高認為,問題主要在于當前新能源汽車行業(yè)過分追求快充,但充電算法過于簡單,因此難以保證安全。
其次,內(nèi)短路是電池熱失控的共性環(huán)節(jié),各種各樣的原因都可能產(chǎn)生不同類型的內(nèi)短路,包括機械變形、擠壓、撕裂,隔膜破裂、過充過放、極端過熱等。而更危險的一種內(nèi)短路是自引發(fā)內(nèi)短路,如波音787的事故,是在制造過程中引入的雜質(zhì)和顆粒,在長期運行之后累積演變發(fā)生的。這種問題解決的難點在于,枝晶生長是可以模擬的,而內(nèi)短路較難進行實驗再現(xiàn),需要發(fā)展各種各樣的替代實驗方法。
另一個需要注意的問題是,近兩年來動力電池產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,其正極材料已經(jīng)從早期的LFP,發(fā)展到NCM111、NCM523、NCM622,再到現(xiàn)在的NCM811,由此帶來的重要變化是正極材料的釋氧溫度在逐步降低。此外,隔膜材料也發(fā)生了很多變化,從PE、PP、PE+Ceramic到PET材料,其耐熱溫度已經(jīng)很高,可以達到300℃;而隨著這兩種技術的變化,熱失控的機理也在發(fā)生變化。歐陽明高指出,早期電池大多由于隔膜崩潰引發(fā)大規(guī)模內(nèi)短路導致熱失控,但目前使用的耐高溫隔膜配811正極動力電池,正極材料釋氧變成了引發(fā)熱失控的主因。實驗結果表明,在沒有內(nèi)短路的情況下,把隔膜完全去掉,電解液抽干依然會發(fā)生熱失控。當把正負極粉末混合進行測試,會出現(xiàn)劇烈的放熱峰值。通過進一步的分析發(fā)現(xiàn),充電態(tài)正極材料在250℃左右開始出現(xiàn)相變,并釋放活性氧,產(chǎn)生的氧氣與負極發(fā)生反應,放熱量急劇增加,因此在新電池體系中,正負極氧化還原反應產(chǎn)生大量熱量是導致熱失控的直接原因,而不僅僅是傳統(tǒng)電池體系中隔膜崩潰導致內(nèi)短路引發(fā)熱失控。