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電動車起火的本質是電池熱失控 青海論壇道出破解方案

來源: 新能源之家 閱讀: 2019-06-24 17:03

隨著近幾年國內純電動汽車市場的飛速發展,我國已經成為全球最大的電動汽車市場,尤其是在電池技術領域取得了顯著的進步。不過電池的發展體系仍不完善,在安全性與可循環性方面,仍存在待解決問題。

6月23日,在由青海人民政府主辦,中國電動汽車百人會承辦的青海鋰產業與動力電池高峰論壇上,對于電動汽車電池如何健康發展,展開討論。

電動汽車安全事故的本質是電池熱失控

電池作為電動汽車的核心零部件,安全的重要性是毋庸置疑的。但在近段時間,特斯拉、蔚來、比亞迪等國內外品牌電動車接連出現起火現象,讓大眾對電池安全性又引起了廣泛的討論。在本次論壇上,中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高就“電動汽車的動力電池安全問題”進行了發言。

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中國電動汽車百人會副理事長 歐陽明高

電動車為何起火?歐陽明高表示,新能源汽車安全事故的本質是電池熱失控。

就目前的市場而言,每一種車型所選用的電池并不一樣,但用得最多的還是鋰電池。由于鋰電池高能量密度的特性,基本成為電動汽車的首選,而鋰電池的工作特性是利用鋰離子得失電子和遷移聚集來實現電能的儲存和釋放。

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在放電的同時還會產生一定的熱量,偏偏它又非常“嬌貴”,工作溫度需要在-20~60℃之間,如果產生的熱量無法及時擴散并不斷積聚,電池組內部發生過熱,導致熱失控,就會產生自燃的隱患。

產生熱失控的重要因素

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如上段所述,其實導致電動汽車起火的重要因素就是電池內短路引起的熱失控,而各種各樣的原因都可能產生不同類型的電池內短路,包括機械變形、擠壓、撕裂,隔膜破裂、過充過放、極端過熱。為此,我們總結出目前電動汽車在生活中最常見的起火因素。

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從目前發生的事故來看,電池包受損是主要導致熱失控的重要因素。因為電動車主要驅動能量來源于電池包,當車輛在行駛時候電池包正負極短路會產生巨大的電流,同時會導致放出大量的熱能。而一般電動汽車的電池都置于底盤處,如果車輛底部電池包被路面一些硬物撞擊后可能導致電池受損而漏液,或是車輛發生劇烈撞擊導致電池受損后,導致短路,產生的高熱量把電池液解引燃形成高溫明火,從而發生起火事件。

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充電器或充電插座線路故障也是引起熱失控的重要因素,多數是由于用戶在家充電,插座線路標準不高或插電板松動引起的。因為電動汽車充電時需求電壓較高、時間較長,插座線路等負荷較大,如果線路不規范就可能引起線路過熱后導致插座線路等損壞,發生短路,引起起火事件。

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當然,不可否認的是,電動汽車起火的主要原因也是由于技術驗證的時間偏短或不夠成熟而導致的。同時,又由于國家補貼的下調以及對獲補條件的提高,部分動力電池企業對電池的能量密度提高以及車企對續航里程的要求不斷提高和成本的降低,雙方壓力導致電池廠商的生產能力超出極限,導致電池熱失控,也是造成部分新能源汽車著火的原因之一。

電池熱失控改進方案

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在會上,歐陽明高表示,為了解決動力電池安全問題,清華大學建立了電池安全實驗室,并在不斷測試過程中,提煉出動力電池熱失控主動安全防控技術。

f77f065dad55143fb8a5718f0b92b93.jpg電池熱失控特性的改進方法,包括正極改性、負極改性、提升電解液的穩定性、采用熱穩定性高的隔膜等,對于熱失控控制會有所幫助。

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“防火墻”技術也是提高電池安全性的重要方法,其中包括隔熱設計和散熱設計,隔熱設計是利用不同隔熱材料防止模塊熱蔓延,散熱設計是不同液冷流量對熱蔓延進行抑制。在一般的電池系統中,隔熱和散熱單獨就可以解決熱蔓延的過程,在加入“防火墻”的新電池體系中需要把隔熱和散熱兩者結合起來抑制熱蔓延,這就是所謂的“防火墻”技術。

另外,歐陽明高還表示,熱蔓延技術已經應用到國際標準的制定中,目前全球還沒有統一的熱蔓延標準,中國將很快會引入熱蔓延標準。

安全性與循環性是電池發展的關鍵

在本次論壇會上,除歐陽明高發表了對電池安全方面的演講以外,電池廠商的專家也對動力電池的發展及問題發表了自己的言論。

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“動力電池的能量密度必須有一個天花板,或者是體系的變化,不可能一個勁往上走。”國軒電池材料有限公司董事長楊續結合現狀對電池發展趨勢發表了自己的觀點,“現在一些企業策略是做大電池,或者是把里面的零件變薄,減輕輔材重量以及將活性物質往里塞,這都變相帶來了動力電池的安全隱患問題。”

德凱集團執行副總裁、東亞及南亞區總裁曾牧也表示,消費者對電動車的興趣正在增長,保證電動汽車的安全是消費者關注的重點之一,電動汽車和動力電池安全不僅要關注設計層面,也要重視檢測和驗證對安全的保障作用。

天津力神電池股份有限公司常務執行副總裁王念舉十分同意這一觀點。他認為,至少未來10年以內,鋰離子電池仍是電動汽車動力的主要解決方案,所以在提升電池能量密度的同時也要在設計和制造環節保證電池的高安全性。

說起電池的高安全性,美國麻省理工學院教授、CamxPower總裁KenanSahin發表了自己的意見。他表示,保障電動汽車的安全需要在材料、系統等多層面融合多種學科和技術。另外,他還說到,應該從全生命周期考慮動力電池的維修保養、多層級利用和回收才能實現電池經濟價值。

“退役電池回收利用也是市場和政策的緊迫需求”,說到動力電池的利用和回收天津力神電池股份有限公司常務執行副總裁王念舉再次發表了自己的看法。

同時,鐵塔能源有限公司副總經理孔慶西認為,鋰電池相比傳統鉛酸蓄電池在能量密度、循環壽命和環保方面都具有優勢,隨著2019年起動力電池退役量爆發式增長,合理的梯次利用電池才是解決新能源汽車發展后顧之憂的關鍵,也是解決新能源汽車成本居高不下的重要手段。

對于電池發展及技術問題,各大廠商各抒己見,但不難看出大家關心的重點依然是電池的安全性及循環性。為此,中國電動汽車百人會秘書長兼首席專家張永偉發布課題報告《讓動力電池流動起來:動力電池全生命周期資產運營管理》。他表示,動力電池為汽車電動化核心組件,動力電池全生命周期資產運營管理對循環經濟體系的構建有著至關重要的作用。

寫在最后

雖說近兩年動力電池取得了突飛猛進的發展,但不難看出,動力電池在飛速發展的過程中,的確還存在諸多問題。關于電池的關鍵性技術,目前仍需創新突破,一些標準和政策法規也尚需統一。所以動力電池能不能發揮綜合效益,不僅與技術創新有關,完善的政策和標準也至關重要。同時,也希望廣大車主們能多學習一些電池安全知識,做到安全使用電動汽車。


(文本編輯:白光耀)
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