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新形势:电动汽车电池如何“过五关”_0

未知 2019-07-05 11:40

 在国家大力支持纯电动汽车发展的大环境下,2012年发生的几起电动车充电起火事件给纯电动汽车的推广应用抹上了一层阴影,纯电动汽车成为市场宠儿尚需时日。

  由于生产锂电池不会造成当前严重危害民众健康的重金属污染,电池寿命、生产过程的环保效果、比能量等方面优于传统的铅酸电池及镍镉电池,锂电池逐步成为支撑电动车发展的主要动力源,并间接推动纯电动汽车成为十二五时期国家选择新能源汽车发展的主要方向。2012年4月,科技部发布《电动汽车科技发展十二五专项规划》提出电动汽车产业化第二阶段(2010-2015年)开展以能量型锂离子动力电池为重点的动力电池技术创新,实现我国车用动力电池大规模产业化的技术突破。

  然而,近几个月频频发生的锂电车动力电池充电起火事件难免使人对未来以锂电为主要动力源的纯电动汽车的安全性能产生一丝忧虑。据东南网-海峡都市报导,福建省仙游县2012年3月21日发生锂电池电动车动力电池充电起火事件,有关部门出具证明是因绿源电动车锂电池充电期间发生爆炸,引发火灾。2012年4月11日,北京市海淀区一户居民家发生绿源锂离子电动车电池爆炸事故。江苏省新闻今年初也报导了南京一起锂电自行车爆炸事件,与前文两起不同的是,南京这起事件是在锂电自行车行进中,锂电池爆炸起火,据该车的所有者小李反映,这辆车买来时出现过无法充电的现象。数月间接连发生的3起锂电车爆炸起火事件使锂电池的安全性能受到质疑。并且,由于电动自行车用的锂电池爆炸起火的破坏力比常见手机锂电池更强,对生命财产的损害程度也更大。据仙游县受害者描述,电池芯如同子弹喷射连环爆炸,引发火灾、烧毁房屋、屋内被烧得面目全非,场面触目惊心。在海淀居民家客厅充电的锂电池爆炸不仅震碎了与客厅相连阳台的玻璃,还险些伤及住户。

  目前锂电自行车一般由串联的锂离子电池组提供动力,这种锂离子电池组也被当前多数企业用作纯电动汽车的配套动力电池,为纯电动汽车提供动力。如湖北国通青山新能源高科技有限公司专业生产磷酸铁矾锂离子电池,为东风纯电动汽车配套。由于纯电动汽车配套锂离子电池的基本原理与锂电自行车电池的原理基本一致,所不同的是纯电动汽车需要电池提供更大的能量,需要串联更多单体电池,对电池一致性和技术的要求更高,而电池技术尚不成熟,所以比锂电自行车更容易出现事故。并且,由于配套纯电动汽车所需的电池能量要远高于锂电自行车,发生爆炸事故,其破坏力也将超过锂电自行车。从锂电池自身特性、当前我国汽车用锂离子电池的技术水平及相关安全保障设施看,我国纯电动汽车发展还存在较多的隐忧。

  首先,锂电池工作温度等方面的要求使纯电动汽车在极端条件下行驶存在引发事故的可能。由于纯电动汽车用锂电池工作电流大,产热量大,加之电池包内部是一个相对密闭的环境,这会造成电池使用过程中温度上升,如果外部工作温度过高,会降低电池向外散热的效果,导致电池工作环境温度过高。低温下,锂电池多使用的有机电解液的电导率会下降,电池内阻增大,影响纯电动汽车的启动性能。因此,锂电池的环境温度不易过高或过低,高温、低温等极端环境均是以锂电池为主要动力的纯电动汽车发生事故的诱因。然而,在国家新能源汽车,特别是纯电动汽车政策的大力支持下,各地相关政府部门和企业近年来加速研制推广不同型号的纯电动汽车,从研制到投入使用一般不会超过2年。并且,根据当前纯电动汽车企业公布的新车情况,其推出新车前做的检测大部分是在比较理想条件下完成的,缺乏在极端环境及长时间行驶条件下对不同动力电池性能的测试。这种汽车是否适应北方冬季低温和南方夏季高温环境下的长时间行驶,缺乏充分的数据予以证实。此外,在受到不同程度和角度的碰撞,以及在高湿度、高寒、强风沙等环境下行驶时电池是否会发生爆炸,也缺乏足够的测试数据。这对在极端环境下驾驶纯电动汽车的司机来说具有较大的安全风险。

  其次,锂电池使用不当发生爆炸影响纯电动汽车推广。一是过充、过放及大电流充放电均容易造成电池破坏或爆炸事故。现在的科学实验已经得出结论,深度充放电会导致电池性能受到严重破坏,减少电池的使用寿命,严重时就会引发爆炸等极端情况。使用大电流充放电,会给电池施加过大的压力,也可能引发爆炸等极端情况。如果未来纯电动汽车真正走入家庭,国家部署建设的充电设施规模在未来5-10年内难以达到当前加油站的水平,一旦纯电动汽车市场打开,将难以满足消费者的需求,家庭或社区充电是消费者必然的选择,这种充电模式就难免会发生类似锂电自行车的电池充电爆炸事故,并且纯电动汽车电池爆炸的破坏力及对人生命财政的危害要大于自行车电池。如果在推广初期连续发生几次此类事件,可能会大幅度降低消费者对纯电动汽车的认可度。二是锂电池使用较长时间后,性能会降低,发生爆炸等事故的可能性会加大。一般来讲,锂电池的使用寿命比较长,有锂电自行车企业提出其配套的锂电池可以使用6年。但是,锂电池长时间使用,电池容量会下降、电阻会增加、电池耗损会加大,安全性将大不如从前,不仅难以为纯电动汽车提高充足的动力,发生事故的概率也会加大。如果长时间使用寿命结束的锂电池会造成电池鼓胀等情况,从而引发爆炸。由于当前我国锂电池的成本较高,在较短时间内市场价格难以下降到消费者理想区间,我国目前尚未出台禁止使用并回收到寿命电池的标准和办法,社会对这一隐患不够关注,高价购买的电池更是很难被消费者轻易淘汰。这将导致3-4年后,即2009-2010年生产的电池达到使用寿命时,某个时间段可能会频发由电池引发的纯电动汽车安全事故。而3-4年后还将是纯电动汽车市场开拓的关键时期,集中爆发的安全事故或将对纯电动汽车的普及和推广带来严重负面影响。三是综合看当前市场上的锂电池,技术水平比较成熟的是单体电池,电动车用的锂电池组的技术水平千差万别,且整体水平偏低。目前国家希望推广集中充电的方式,采取换电池或直接充电的办法为纯电动汽车动力,各地也相应建设了配套充电设备。这对电池企业产品的技术性能提出较高要求,即电池必须符合充电设备的可充电标准。因为,政府部门建设的充电设备会以固定的电压对电池进行充电,这种固定的电压可能导致部分企业电池大电流充电,不仅有损电池寿命,还会带来爆炸的隐患。同时,当前电池企业很多是为纯电动汽车企业提供专门的配套电池,纯电动汽车企业为吸引消费者往往采取具有个性化的功能设计,因而对配套电池的性能要求也存在较大差异,这种反映在电池上的差异同样会给集中充电造成一定安全隐患。反过来说,换电池的方式也存在部分电池难以适用于特定型号的纯电动汽车的问题。这个问题不解决,纯电动汽车难以被消费者接受。

  发展以纯电动汽车为主的新能源汽车是我国实现汽车工业弯道超车的重要手段,如果纯电动汽车产业发展顺利,将成为未来支撑我国经济平稳较快增长的新经济增长点,同时将带动汽车相关产业的快速发展及技术的进步。但是,就目前纯电动汽车的发展水平看,仅电池环节就存在严重的安全隐患问题,在各地大干快上的大趋势下,这类安全隐患难以被人关注。然而,近来发生的电动车爆炸起火事件充分说明了电池安全隐患一旦爆发,其危害性难以估量,必须未雨绸缪,通过强有力的手段预防可能由电池安全隐患引发的纯电动汽车事故,做到过5关。

  第一关,电池原料关。锂电池以其优于铅酸电池、镍镉电池等传统动力电池的特性被视为纯电动汽车重要的动力电池。然而,锂电池本身并不完美,受锂元素化学活性的影响存在一定的安全隐患,目前的技术难以彻底根除。因此,必须在优化传统锂离子电池性能的同时,探索发展新型锂电池、下一代动力电池、燃料电池,支持电池企业与纯电动汽车生产企业结成技术联盟,共同突破电池原料本身的属性给纯电动汽车发展带来的安全隐患。

  第二关,电池质量关。质量是产品被消费者广泛接受的关键要素。特别当产品处于市场培育期时,整体质量水平直接决定该产品能否快速打开市场,这段时间里,无论哪一件同类产品造成社会负面影响,此类产品的整体形象都会在消费者心目中大打折扣。特别是当前为纯电动汽车生产电池的企业数量众多,技术、工艺水平参差不齐,且电池隔膜、电解液、制造工艺等方面的关键技术一直未能有突破式的进展,相关企业就必须保证电池出厂时的质量,尤其是电池防爆、防自燃等方面的保护措施一定要完善,目前常规的保护设计必须要有,出现电池质量问题要严格追究电池生产企业的责任。如果是电池生产企业为某企业的纯电动汽车提高配套电池,且该款电池存在严重的安全隐患,要同时追究双方的责任。工业行业管理部门应出台相应的市场准入制度,通过技术、工艺、安全性等准入标准,规范电池企业生产。同时,质检部门必须对出厂的电池进行严格的检验,防止劣质电池进入市场。

  第三关,电池使用关。近年来锂电池产品爆炸事件的增多很大程度上是消费者未能注意锂电池产品的使用细节,不能正确使用锂电池产品造成的。建议有关政府部门和企业在这方面对消费者使用电池的行为进行正确引导,出台相关规章制度进行规范,重点在引导消费者如何正确对电池进行充放电和存放,如何发现电池使用过程中出现的可能引发安全事故的隐患,同时要对电池充放电的时间、环境及到寿命电池的禁止使用和回收做出严格的规范。

  第四关,电池测试关。测试是在近年来纯电动汽车蓬勃发展的趋势下,地方有关政府部门和企业一直忽视的问题。由于缺少各种条件、环境下纯电动汽车行驶、碰撞等方面充分的测试数据,导致很多企业和地方政府部门认为本地的纯电动汽车没有问题,从而过早地推向市场。同时,制定标准的部门也很难确定纯电动汽车发展应采取怎样的标准,电池方面存在一些安全隐患也因此被掩盖。但这并不代表这种隐患被消除,相反极有可能在未来某一个时间段内集中爆发。因此,在未能获得充分测试数据的情况下,纯电动汽车的推广还应缓行。建议有关政府部门协调组织相关科研单位、电池生产企业、纯电动汽车生产企业共同做好纯电动汽车及电池的相关测试工作。

  第五关,电池标准关。由于纯电动汽车及配套动力电池行业尚处培育发展期,国家政策的大力支持会吸引资金流入这个领域,大量企业蜂拥而入,势必造成电池产品市场整体技术水平、性能标准参差不齐。而国家在纯电动汽车充电方面的考虑则要求电池必须满足一定标准,此外对生产电池的技术、工业、基本性能、安全性及使用操作等方面也需要有标准进行规范。因此,建议有关部门根据充分测试得来各种电池使用过程中的数据及充电设备和纯电动汽车对电池的性能要求,尽快制定纯电动汽车电池标准。

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