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动力电池安全性事故的主要表现为电池的热失控,动力电池热失控的危害

发布时间:2023-12-05 02:53来源:奇趣网编辑:QiQu阅读: 当前位置:奇趣网 > 奇闻趣事 > 手机阅读

新京报讯(记者 魏帅)8月18日,清华大学电池安全实验室主任冯旭宁发布《2019年动力电池安全性研究报告》中显示,从电池类型来看,多数事故车辆配备三元锂离子电池。

报告中提及,据《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,自2019年5月起,新能源汽车国家监管平台共发现79起安全事故,涉及车辆96辆。其中,47辆事故车辆接入国家监管平台,28起事故在发生前10天内国家监管平台已进行预警提醒。

冯旭宁根据事故车辆的集中批次统计对比分析发现,2018年及2019年两年事故发生规律有一定相似性,电动汽车出现故障多发生在出厂后的第二年夏季。事故发生时,电动汽车处于搁置和行驶状态的比例相近,在已查明起火原因的车辆中,41%的车辆处于行驶状态、40%的车辆处于静止状态、19%的车辆处于充电状态。

对于自燃事故,报告认为以机械滥用、电滥用和热滥用三类事故滥用情形为主。在事故原因调查过程中,以机械滥用和电滥用为主。热滥用会直接引发热失控,事故当中经常伴随有冒烟、起火和爆炸现象。而伴随三元锂电芯、方壳电池装机比例提高,多数事故车辆配备的是三元锂离子电池。锂离子电池的热失控,仍是动力电池安全事故的核心原因。

随着自燃事故频发,早在6月17日工信部就发布了关于新能源汽车安全隐患排查工作的通知,要求各车企开展新能源汽车安全隐患排查工作,并如实上报相关情况,否则将暂停或取消企业及产品公告,并执行从新能源汽车推广应用推荐车型目录中剔除等处罚手段。其中,对发生起火燃烧事故的,企业应及时开展事故调查,并在12小时内和48小时内分别将事故的基本信息、详细信息,主动上报新能源汽车工作联席会议牵头部门和装备中心。如造成人员死亡或重大社会影响的,应在6小时内上报。对确实存在产品缺陷的,生产企业应当主动向主管部门备案召回。

新京报记者 魏帅

编辑 秦胜南 校对 危卓

动力电池安全性事故的主要表现为电池的热失控,动力电池热失控的危害

动力电池再迎技术路线之争,安全与续航,选谁?

2020年5月8日,一辆郑州日产帅客EV在东莞市塘厦镇一充电站处发生自燃,从冒烟到熊熊大火用时不过30秒。


2019年4月22日,一辆正在西安蔚来授权服务中心维修的ES8突然发生自燃,火势相当凶猛,明火扑灭后车辆残骸只剩底盘。


2019年4月21日,上海市徐汇区泰德花苑小区地下车库内一辆特斯拉Model S突然冒出白烟,进而起火燃烧,火势还殃及了周遭停泊的其他车辆,自燃全程不到1分钟,场景十分骇人。



据中国新能源 汽车 评价规程发布的《2019年动力电池安全性研究报告》统计,2019年2月12日至8月10日期间,国内媒体报道的与动力电池相关的电动 汽车 安全事故多达40余起。



频频发生的电动车自燃新闻,引起了行业主管部门的高度重视。5月13日,工业和信息化部组织制定了《电动 汽车 安全要求》、《电动客车安全要求》和《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准,由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准并发布,新规于2021年1月1日起实施。

其中,《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求》在优化电池单体、模组安全要求的同时,重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求,试验项目涵盖系统热扩散、外部火烧、机械冲击、模拟碰撞、湿热循环、振动泡水、外部短路、过温过充等。特别是标准增加了电池系统热扩散试验, 要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。



三项强制性国家标准出台,无异于给激进狂飙的电动车产业浇了盆冷水,新能源大跃进 被迫踩下急刹车。

工信部正式发布三项电动 汽车 强制性国家标准后,此前已经“止息”的动力电池技术路线之争,再度被提及讨论。

由于三元材料能量密度要显著优于磷酸铁锂,近五年来,三元锂电池一度成为市场和政策的宠儿。

据中国 汽车 动力电池产业创新联盟发布的《2019-2020年中国 汽车 动力电池和氢燃料电池产业发展年度报告》显示,2019年全年三元电池装车量累计40.5GWh,占总装车量65.2%,同比累计增长22.5%;磷酸铁锂电池全年装车量累计20.2GWh,占总装车量32.5%,同比累计下降9.0%,锰酸锂和钛酸锂电池配套于小众车型市场。

动力电池能量密度方面,2019年市场上已批量应用的三元电池和磷酸铁锂电池系统能量密度最高分别可达182.44Wh/kg和144.9Wh/kg,较2018年同比增长10.3%和2.3%。

市场方面,2019年纯电动乘用车工况续航里程在250-400km区间和400km及以上区间车型产量占比分别为59.5%和39.6%,续航里程最高可达650km,250km以下车型不足1%。


不过打脸的是,从发生自燃事故的电池类型来看,相当多的事故车辆配备的是三元锂离子电池。其中,锂离子电池的热失控是动力电动安全事故的核心原因。


热失控的诱因有三类,分别是机械电气诱因、电化学诱因和热诱因。

不久前,比亚迪对外公开了三元锂电池、磷酸铁锂电池、刀片电池的针刺测试视频,该测试模拟的正是机械电气诱因下的热失控场景。


视频显示,三元锂电池,在针刺的瞬间就发生了剧烈燃烧,表面温度超过500℃,电池表面的鸡蛋被炸飞;磷酸铁锂块状电池,针刺后没有发生爆炸,没有燃烧,无明火、有烟,表面温度200℃~400℃,电池表面的鸡蛋被烤焦。

电池工程师李国明表示,单从材料特性而言,三元锂材料和磷酸铁锂都会在到达一定温度时发生分解,三元锂材料大概在200℃左右发生分解,而磷酸铁锂则在700~800℃时才发生分解。并且,三元锂材料的化学反应更加剧烈,会释放出氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,发生连锁反应。磷酸铁锂发生分解时不会像三元锂材料那样释放氧分子,燃烧也没有那么剧烈。也就是说,仅从锂离子电池的正极材料特性而言,三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火或发生意外事故。


锂电池一旦发生热失控,整个电池组释放出的能量相当惊人。由100节带电量100Ah的电芯组成的电池组,失控能量达到240000000J,相当于57公斤TNT炸药。

不过, 汽车 分析师夏凯认为,目前业内对电动车安全性的关注和讨论,过多地聚焦在电池层面,对于电池成组层面的应用安全设计关注和讨论都相对欠缺。动力电池的应用安全是一个系统工程,自上而下、自外而里包括整车、动力电池系统、动力电池包、模组、电芯等几个层次,孤立的谈论技术路线和哪种材料的电池更安全是没有意义的。

全国乘用车联合会秘书长崔东树也透露,最近一系列自燃事件的核心原因是“设计不合理”,而不仅是电池本身的问题。“归咎于三元锂电池,是别有用心的说法,或是借此来保护落后产能。”他说。

电池工程师韩忠则认为,电池行业是一代材料一代技术,行业一直没有停止对新材料和新技术的挖掘,更高的能量密度和更安全的性能永远是企业试图平衡的两大命题。

如早期磷酸铁锂电池因能量密度不如三元锂,同等体积下续航短,在政策补贴倾向于以续航长短决定补贴多少的规则下,磷酸铁锂电池败下阵来。连磷酸铁锂电池起家的比亚迪,也不得不转向三元锂电池的研发、生产和新车搭载。但随着磷酸铁锂电池技术壁垒被攻破,续驶里程不再是其短板,那安全性更高的磷酸铁锂电池自然会被市场所接受。

近段时间,比亚迪“刀片电池”、蜂巢能源“无钴电池”的发布无不在说明,新一代电池已出现,取代三元锂电池是大势所趋。

政府主导型经济有个好处是可以集中力量办大事!当全世界把钢产量作为衡量发展水平的标准时,我国集中全国力量大炼钢铁,然后短短时间内迅速完成了年产1000万吨钢的目标!当全世界开始以GDP作为衡量发展水平的标准时,我国的GDP几十年时间就走完了资本主义国家几百年的路!

但政府主导型经济这种体制也是有缺点的,它的问题在于,政府主导型经济的这种体制只能完成“单目标任务”。

虽然政府一直以来都并未明确表态侧重何种动力电池技术路线,但高能量密度、低成本动力电池已成为重点发展方向,在《中国制造2025》重点领域技术路线图中,为动力电池系统设定的发展目标为“电池单体比能量达到400Wh/kg以上,成本降至0.8元/Wh;系统成本降至1元/Wh”;

同样在2015年12月 科技 部印发的《<国家重点研发计划试点专项2016年度第一批项目申报指南>“新能源 汽车 ”试点专项》中,高比能量锂离子电池技术也被重点提及,项目考核指标设定为“电池单体能量密度≥300Wh/kg,循环寿命≥1500次,成本≤0.8元/Wh”。

另外,政府在新能源 汽车 政策补贴上也是向高能量密度、长续航里程方向倾斜。


相比2017年,2018年的补贴政策对续航里程、电池能量密度以及能耗水平的门槛提高,比如动力电池系统的质量能量密度门槛,由此前的90Wh/kg提升至105Wh/kg,续航里程的门槛由此前的100km提升至150km。也就是说,续航里程不到150km的车型将不能拿到补贴。2019年的补贴政策进一步提高了补贴门槛,续航里程不到250km不能拿到补贴。

“行业内都知道三元锂电池没磷酸铁锂电池安全,为什么还要用不太安全的三元锂电池?因为目前只有三元锂电池在有限的成本下,可以达到续航里程设计的目标,可以享受到国家补贴,这都是目标导向。”行业分析师陈斌告诉笔者。

陈斌表示,如果电池能量密度不追求太高,电池其实挺安全的。像日产LEAF全球总销量达47万台,没有一起自燃事故。


日产完全可以搭载能量密度更高的电池,增加续航里程,为什么不这么做?就是担心安全问题,怕把品牌搞砸了。反观国内,追求超长续航里程的车企恰恰是造车新势力,继小鹏推出续航达到706km的P7后,威马也宣布将推出续航长达800km的新车。


去年,北汽董事长徐和谊接受采访时表示,“续航里程在300公里左右是非常经济合理的数值”。此番言论一出,一石激起千层浪,被人喷惨了。

徐和谊为什么会被喷?

根因还是政府想用电动车全面替代燃油车,这样的话,电动车的续航里程就要跟燃油车一样甚至更高,因为燃油车加油快,电动车充电慢,续航里程高的话,一周充一次电,燃油车跑500km,纯电动车最好跑1000km。

如果只是把电动车当成市场的补充,是家里第二辆车,估计没人会质疑徐和谊的观点。

可见,新能源车频频自燃的根因正是政策导向的结果,如今工信部发布三项强制性国家标准,有点像头痛医头,脚痛医脚,并不能彻底解决所有问题。

想彻底解决问题,就要认真做总结,强行规定出发展指标未必是好事,拔苗助长显然无助于产业的真正进步。


中汽协数据显示,4月新能源 汽车 产销分别完成8.0万辆和7.2万辆,同比分别下降22.1%和26.5%。1-4月,累计产销均完成20.5万辆,同比分别下降44.8%和43.4%。


《中国国传统燃油车退出时间表研究》报告显示,中国各规划文件制定的新能源 汽车 发展目标,大多判断失误,中国新能源车市场被严重高估。


文 | 鹿小凤

动力电池安全性事故的主要表现为电池的热失控,动力电池热失控的危害

为何新能源汽车自燃频发?!电池热失控是主要原因!

新能源汽车自燃问题
最近一段时间,新能源汽车因为自燃问题,一次次的被推上舆论的风口,最近几天,地库中的新能源汽车冒烟后爆燃,维修中的新能源汽车突然燃烧起火,充电中的新能源汽车突然自燃,行驶中新能源汽车在路上起火,停车场多辆新能源汽车起火烧毁,多个国内外品牌新能源汽车接二连三起火,再度点燃了业内外对新能源汽车安全的焦虑情绪。
市场监管总局办公厅发布了《关于进一步加强新能源汽车产品召回管理的通知》,在该通知中,市场监管总局就新能源汽车安全问题频发,将加强对新能源车企、三电企业的监管,并且会进一步加强对新能源汽车的产品召回管理,其中以新能源汽车火灾故障尤为重视。
为什么会自燃
那么,我们要去思考一个问题,新能源汽车为什么会自燃?目前业内普遍认为,引发电池热失控的原因主要是热辐射、电池内部短路、恶劣环境滥用等,根据新能源汽车的起火事故分析统计,充电场景是起火的高发场景,占比达50%,而起火事故的原因中,动力电池自燃占比为31%,主要是由于锂电池发生内部或者外部短路后,短时间内电池释放出大量热量,温度急剧升高,导致热失控。
由于动力电池在工作的时候会发热,其正常情况下可控,但是在电池温度过高或充电电压过高时,电池内部化学反应会接连发生,产生连锁反应,使电池内压及温度急剧上升,进而引发电池热失控,因而引发燃烧或爆炸,抛开外部的使用和环境问题的变化,发热原因与本身的制造材料与工艺也息息相关,电池使用时间过长、电池包温度不均、短路等问题都可能导致热失控。
电池安全问题的背后
其实电动车电池安全问题背后映照的是全部市场的混乱现象,各大车企想要尽早使得电动车下线,使用降低成本不断提高生产效率的方法,这势必会造成全体工艺不达标,进而带来更严重的后果,电池安全是一辆电动车的安全重心。 可是当前市面上车企想要增加续航能力,提高续航本身,在当前能量密度没有大幅提升的前提下,无疑将要使用更多的电池,电池的数量提高后,不仅将成增加车重,也会影响汽车的通行安全。
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