2021年10月19日 注册 / 登录

新能源车自燃,一场海水浇不灭的“心火”

2019年的新能源汽车厂商本身汽车的销量在直线下降的同时,还要承受着自燃事件所引发的越来越严苛的市场管理。

新能源汽车企业,2020年的开年感觉是痛并快乐着。

一方面,各地新能源汽车补贴退坡很可能在2020年有一个暂缓,这给了所有的新能源汽车企业一个托底的希望。

另一方面,2019年新能源汽车自燃的事件频发,目前还没有完整的统计数据。但仅在5月到7月之间,就已经出现了96辆汽车的自燃事件,这比2018年全年统计的数字都翻了一倍还多。因此,国家市场监督管理总局已经正在制定新能源汽车的三包规定,预计2020年会有大量的新能源汽车因电池缺陷问题将被召回。

新能源车自燃,一场海水浇不灭的“心火”

这对那些造车新势力的企业来说,更为致命。

通过目前简单统计的数据能看出,10-12月出现自燃的新能源汽车中,传统品牌和造车新势力的汽车几乎五五分。但受益于传统造车企业完备的召回流程和供应链管理体系,如果真有新的新能源汽车三包规定出台,传统造车企业的新能源汽车召回所需要的成本一定远远小于造车新势力的品牌。

从销量看,自主品牌整体增幅较大,一二线阵营以5万台销量为界已基本拉开。全国新能源车产量前十家车企的产量达到80万辆,占比达60%以上,比亚迪、上汽集团和北汽新能源等位列前排。

但哪怕是新能源汽车销量状元比亚迪,2019年前10个月的销量也仅有20万辆,不到预计42万辆的一半。

从这点可以看出,2019年的新能源汽车厂商本身汽车的销量在直线下降的同时,还要承受着自燃事件所引发的越来越严苛的市场管理。

这被看作是2020年新能源汽车生产商的最大挑战。

然而,其实这一切都是一颗小小的电池闹的。

原因居然是电池

在能找到的官方数据中,最有权威性是2019年8月18日,新能源汽车国家大数据联盟发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》。这个报告显示2019年5月以来,在发生起火事故的新能源汽车中,41%的车辆处在行驶状态、40%的车辆处在静置状态、19%的车辆处在充电状态。而在已查明着火原因的车辆中,58%的车辆起火源于电池问题。

即使是非电池问题引发的自燃,哪怕是碰撞泡水等外界原因施加的影响,最终也是引发电池的不稳定造成的燃烧,

因此可以说,这些爆发出来的新能源汽车自燃事件,最终的原因都是因为电池。

这点也很好理解。毕竟汽车的燃烧一定是从能源储存的地方开始的,传统汽车的燃烧肯定是引爆油箱发生的问题,而对于新能源汽车对应的那就是电池包了。

再加上当前新能源汽车采用的电池技术也变成了这一个问题的重大推手。

2019年新能源汽车电池技术的变革就是三元锂电池代替了磷酸铁锂电池成为市场主流。当然,三元锂电池最大的优势是能量密度高,能够储存更多的电量加大了续航能力。

但三元锂电池的弱点也很明显,尤其是电池的热失控温度和安全性会随着使用时长而逐步下降。再加上三元锂电池热失控温度不足200℃,而且三元材料在达到一定温度时会分解释放出极活泼的初生态氧。

这意味着即使在没有外界氧气供应的情况下,电池内部也已经具备了燃烧的要素。这也是为什么三元锂电池意外起火后,火势蔓延速度非常快并且难以被扑灭的原因。

此外,与燃油车不同的是,新能源车的电池中含有六氟磷酸锂,在高温下可能会生成剧毒的氟化氢烟雾,对灭火的人员防护条件远远高于普通燃油车。

而且三元锂电池还有一个问题很危险,那就是组成电池正负极的成分活性太强。

因为电池的正极材料锂是非常活泼的金属,当锂金属暴露在空气中时,会与氧气产生激烈的氧化反应而起火,甚至是爆炸。因此锂电池的正极材料之间有隔膜和电解液阻隔,但发热如果到了一定程度,薄膜或者电解液就会膨胀,此时电解液会泄露,从而引发短路。

这也是为什么在当前的新能源汽车自燃事件中,充电时间自燃也是一个重要的场景。毕竟静置在充电站充电的新能源汽车,短时间内接受高流量的电流冲击引发高热的使用环境,极易破坏三元锂电池内部的稳定。

2019年,市场不乏有因电池充电不稳定而彻底退市的例子。

深圳市发改委在2019年5月10日正式"通报北汽威旺407EV事件",确定充电自燃是动力电池包有质量风险,这也导致北汽威旺系列电动汽车迅速在市场上销声匿迹。

新能源车自燃,一场海水浇不灭的“心火”

追求续航是诱因

其实,三元锂电池相比以往的电池技术已经有了重大的突破,本身单位面积的能量密度就超过传统电池的一倍以上。

因此新能源汽车的自燃事件,虽然是由电池引发,但真不能怪三元锂电池的能量太密集。毕竟现在越做能量越密集的动力电池包,还是因为市场需求所引发的。

特斯拉引领新能源汽车产业变革的影响,2019年几乎所有的新能源汽车都纷纷提高自己的续航里程。

甚至打出与特斯拉续航几乎相当广告标语的,也不止一家。

而这些厂商包括特斯拉在内并没有自己的独家电池生产技术,他们所依靠的依然是电池生产厂家的技术革新。

而在国内以宁德时代为代表的电池生产厂商,为追求最大化利润的需要,向整车厂商提供的电池其实并不是以单个出现,反而是以单车的电池包组的形式出现。

所谓电池包组,相比传统单个的电池增加了对于电池内的控制模块和相关的软件。这就是在半导体领域非常常用的所谓"交钥匙"产品。

而这样操作所带来的就是,新能源汽车厂商在于动力方面的技术可以优化并且减少相关的投入,直接留出空间放置电池厂商的电池包组就行。

当然电池厂商所获得的利润也远超丹麦电池带来的收益,这被看作是一举两得的好生意。

然而一个实际发生的问题就出现了。整车厂商的车辆内部空间规划,可能要用好几个车型。一旦要推出长续航的版本,在不想向电池厂商订购更大规模的电池包组的情况下,就必须在单位体积之内增加电池包组的能量密度。

这其实才是新能源汽车自燃事件频发的真正原因。

中国工程院院士杨裕升曾经表示,国内汽车厂商采用的三元锂电池为了追求长续航,过分的提高能量密度,已经违背了技术发展规律。

空中楼阁的技术

正因为三元锂电池有这样的一些问题,各大汽车厂商其实也提出了自己的解决方案。

毕竟厂商控制不了三元锂电池的相关问题的爆发,但可以选择如何延缓或回避。而在这些技术中最核心的就是电池散热技术和管理技术。

在这一点上特斯拉是全球做的最好的。

新能源车自燃,一场海水浇不灭的“心火”

毕竟特斯拉每一辆车中的电池最低也有六七千块,都是很小的圆柱体电池。当初选用这么小的电池的主要的目的就在于,特斯拉想通过电池的管理系统实现精准的管控每一块电池的状态。

而通过后续的软件开发以及监控体系的建立特斯拉现在可以管控到每块电池,如果电池出现问题,可以在封锁这个电池之后,用其他电池来替代它的工作。特斯拉的电池主控模块完全由特斯拉自行研发的,电路板上使用了大量的电阻和电容进行信号调理,仅电路板的一面就有6组电信号的采集线路。

而特斯拉的散热技术也独步全球,在开创了金属板打孔散热对流的技术之后,最新的特斯拉电池三者专利是液冷技术,而这也被确认将在一年之内陆续在最新的特斯拉车型之上应用。

2019年7月,特斯拉发布第二季度安全报告,表示特斯拉的电动车型平均每行驶1.7亿英里才会发生一次起火事件;而美国消防协会和美国交通部提供的数据是,全美汽车平均每行驶1900万英里就有一起起火事件。换句话说,特斯拉的起火隐患是美国汽车行业平均水平的九分之一。

但就这样,依然无法杜绝特斯拉汽车的自燃事件。只不过,特斯拉在不断研究如何降低这样的风险。

反观国内高发的新能源汽车自燃事件,其实是因为目前我们的散热技术和电池管理水平还处在一个小学生的阶段,根本就无法负担如此高的能量密度,因此极易造成三元锂电池的失控造成的。

"电池是无罪的,国内动力电池的安全跟设计水平有关系,跟电池的化学性质没关系。"国家应急管理部新能源汽车安全教育项目专家委员会副组长郭栋对此有自己的看法,"否则,哪种电池国际都在用,为什么没什么问题?从国内相关案例看,电池包设计的质量主要是热失控方面还是有问题,电池包热管理能力需要提高,但国内相关工程师从业时间太短,需要提升水平。"

清华大学教授、电动汽车资深研究专家陈全世接受正经社专访时表示,正常的电池,管理技术研发到应用需要2-3年,但由于目前政策层面一年一变,这导致很多企业的电池项目在实验室通过后就匆匆上马,技术真正的稳定性并不好。

中国科学院院士欧阳明高此前便针对新能源汽车充电自燃现象进行分析,他认为导致新能源汽车车辆热失控的原因,其中绝大部分都能归因人为因素,或是因为不尊重产品开发规律,或是因为不遵守技术标准,使得产品存在安全隐患。

但没有确切结论的结果是,人们往往会带着怀疑的态度来审视新能源汽车的安全表现。

人们目前对新能源汽车实质上更高的安全要求,不见得完全是一件坏事,这或将是推动新能源汽车行业持续进步的重要动力。

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