短短幾天之內(nèi),特斯拉、蔚來、比亞迪等電動車相繼著火,這把“火”燒紅了新能源汽車,整個行業(yè)的目光都再次聚焦在新能源汽車的安全問題上。為什么電動車會自燃?自燃的原因有哪些?電動車真的沒有燃油車安全?有沒有辦法可以解決當(dāng)前電動車遇到的問題?……帶著一系列問題,蓋世汽車采訪了中國工程院孫逢春院士。
在孫逢春看來,電動車自燃起火的原因很多也很復(fù)雜,但總體來講,主要還是電池的問題。而電池的問題又主要體現(xiàn)在以下幾個方面,一是電池內(nèi)部短路。比如車在震動下,電池極板的正負(fù)極的涂敷上的材料脫落以后,而出現(xiàn)電池內(nèi)短路。由于這種電池內(nèi)部短路比較難以控制,可能會是誘發(fā)自燃的原因之一。
二是電池的連接松動而出現(xiàn)外部接觸不良。例如特斯拉采用的都是5000到9000支的18650電池,或者是現(xiàn)在這種21700電池組成的電池包,每一個電池由于連接起來才能工作,電池的連接目前主要是靠焊接或螺紋連接,如果焊接的過程中,有個別虛焊或者是螺絲螺母沒有擰緊,就會在車產(chǎn)生振動時出現(xiàn)松動,這樣就會導(dǎo)致電池系統(tǒng)的升溫加劇,因此也會出現(xiàn)著火。
三是電池過充或過放電。在使用環(huán)節(jié),如果電池進(jìn)入生命周期的后期,由于老化會出現(xiàn)不一致性,而這種不一致性,如果過充電或過放電,會使部分內(nèi)阻變大電池內(nèi)部溫度升高,就會產(chǎn)生自燃的現(xiàn)象。同時,由于溫度升高到自燃有一個過程,所以就會像此次特斯拉的車,它既沒有充電也沒有在行駛的過程中,就靜放在地庫里面也會著火。
為什么特斯拉會出現(xiàn)“靜態(tài)自燃”?
針對此問題,孫逢春補充解釋稱,之前他們曾經(jīng)做過電池過充電試驗,根據(jù)內(nèi)部短路具體情況,一般不會充完電立馬著火,個別電池過充之后可能要過幾個小時才會出現(xiàn)自燃。
電池短路,尤其是電池內(nèi)部短路,它的燃燒或者著火非???,由于特斯拉采用的圓柱形電池壓力很高,就可能會產(chǎn)生一種爆燃,燃燒速度非常快,不會像燃油車著火時慢慢燃燒。
同時,如果是個別電池過充電出現(xiàn)短路,從充電到自燃,如果汽車在行駛過程,它自燃的速度會更慢。由于開車時,電池外部有負(fù)載電流,相當(dāng)于外部接了一個電阻,因此,它內(nèi)部只有一部分電流去循環(huán),另外一部分電流在外部,還能使車正常開,所以這樣停車的時候,一般會比開車的時候,它自燃的可能性或者概率要稍微小一些。
就像汽油車可能會出現(xiàn)靜態(tài)自燃一樣,所有的電動車在靜止?fàn)顟B(tài)下,也都有可能會出現(xiàn)靜態(tài)自燃。當(dāng)電池出現(xiàn)短路,就會誘發(fā)電池溫度升高,當(dāng)升高到一定溫度,就會出現(xiàn)冒煙著火,然后迅速擴(kuò)大。
相較于傳統(tǒng)燃油車,新能源汽車的起火比例并不高,但由于新能源汽車是新生事物,受關(guān)注度更高,起火來勢更猛烈, 因此,就會讓公眾下意識的認(rèn)為傳統(tǒng)燃油車比新能源汽車更安全。自燃的燃油車也很多,尤其是在夏天,燃油車自燃率還是很高,它并不比電動車低,只是它燃燒得沒有那么猛烈,又因為公眾對汽油車自燃早已習(xí)以為常,因此它所受到的關(guān)注度就相對低很多。
電動車自燃的危害比燃油車自燃的危害更大?
此次特斯拉地庫自燃,業(yè)內(nèi)開始傳出一種聲音“電動車自燃的危害比燃油車自燃的危害更大”。對于此觀點,孫逢春表示,不管是燃油車還是電動車,自燃時都會帶來危害。目前燃油車一直在降排放,就是要降低有害物質(zhì)的排放。由于電池被認(rèn)為是化學(xué)產(chǎn)品,自燃時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),就被誤認(rèn)為產(chǎn)生的有害物質(zhì)更多。其實二者都會產(chǎn)生有害物質(zhì),只不過是一個誰多誰少的問題。
他認(rèn)為這個問題應(yīng)該拿數(shù)據(jù)來說話,多定量比較,根據(jù)它的成分去推斷分析,比如磷酸鐵鋰或者三元鋰電池,要根據(jù)其材料成分,它的危害程度有多大,去進(jìn)行定量分析,而不能因為電池燃燒比較猛烈,產(chǎn)生的煙也比較大,就去片面認(rèn)定它的污染更大。
目前正在發(fā)展哪些新技術(shù)?
目前電池界一直在追求生產(chǎn)安全高效的電池,以及如何更安全和高效的去使用電池。眾所周知,在零下40度的冬天,經(jīng)常會遇到電池充不進(jìn)電的情況,這是由于在低溫的情況下,電池不活躍,如果強行給電池充電,就會導(dǎo)致電池的壽命出現(xiàn)大幅度降低,而電池也易出現(xiàn)起火現(xiàn)象。
對于此問題,孫逢春指出,如果能夠在電池上安裝一個“控制電池工作的開關(guān)”,比如著名美籍華裔電池專家王朝陽教授提出的“免管理電池”這種概念,即電池在最好的狀態(tài)之下去工作,這樣就可以保證電池的安全性。此外,還可以通過電池管理,對電池進(jìn)行預(yù)測來降低電池的安全風(fēng)險。
此外,電池在低溫的情況下,可以將其溫度提升上來之后再工作,這樣它的安全性和壽命就會處于很好的狀態(tài)。這是目前他們正在研究的一個技術(shù)之一。
另外一個技術(shù),就是發(fā)展固態(tài)電池,在他看來,固態(tài)電池是未來的一個發(fā)展方向,將會大大提高電池的安全性。
續(xù)航里程與安全性之間的關(guān)系
就目前來看,為了增加續(xù)航里程,新能源車企都在爭先恐后的向應(yīng)用高能量密度電池發(fā)起沖鋒,以特斯拉為首的新興勢力更是將高能量密度列為續(xù)航里程提升的不二之選,但續(xù)航里程提升的同時也埋下了電池安全隱患的種子。
事實上,續(xù)航里程與安全性之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性,續(xù)航里程越高,可能存在的安全風(fēng)險相對來說就會越大。
在孫逢春看來,電動車安全問題主要是由電池引起,電池用得越多,安全風(fēng)險自然就會更大。因此讓企業(yè)把電池在保證安全的前提下,做得相對大一些,這樣焊點就會少一點,內(nèi)部出現(xiàn)問題時就會更好處理一些。因此,國內(nèi)的寧德時代、比亞迪等大型企業(yè),他們大部分很少采用圓柱形電池,因圓柱形電池的容量做大時,若內(nèi)部出現(xiàn)短路,它的壓力就會特別高,很容易出現(xiàn)爆燃。
此外,由于電池多了成本也高,當(dāng)補貼為零時,孫逢春認(rèn)為電池的續(xù)航里程應(yīng)該根據(jù)用戶需求采取多種配置,電池將來會根據(jù)用戶里程適度的需求進(jìn)行配置。
同時,毫無疑問,隨著電池技水平的提高,追求高安全性和高能量密度是電池永恒發(fā)展的一個主題。
另外,孫逢春認(rèn)為快速更換電池也是一種提高電池安全性的方法。如果萬一有電池出現(xiàn)問題,可以實現(xiàn)一鍵解脫,通過按一個鍵讓電池快速解脫,就不至于連電池帶車一起燃燒了。一般乘用車換電池可能兩分鐘就換完,公交車或物流車可能需要三分鐘到五分鐘之內(nèi)就換完了,非常便捷。如果能夠?qū)崿F(xiàn),就不需要再裝那么多電池,這樣安全性也自然會提高。
對于新能源車企來說,如何做好安全防護(hù),孫逢春認(rèn)為,車企應(yīng)該懷著一顆敬畏之心,認(rèn)真去做好每一個步驟、每一件事情,從設(shè)計到試驗都要非常認(rèn)真。出現(xiàn)問題就去解決問題,認(rèn)真去梳理、分析和總結(jié)。由于電池自燃之前會出現(xiàn)一些反應(yīng)特征,每個車企都應(yīng)該通過自己的監(jiān)管平臺去提前做好監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題時及時將問題反饋給車主,這樣就會大幅度的降低事故發(fā)生率。
小結(jié)
盡管現(xiàn)在新能源汽車在大規(guī)模推廣應(yīng)用,但是在全國也就300萬輛左右,與中國整個汽車的保有量相比還很少,而汽車的技術(shù)發(fā)展是一個逐步完善的過程。
隨著新能源汽車補貼的完全退坡,大浪淘沙之后,必將會有一部分企業(yè)面臨淘汰出局。而隨著新能源汽車技術(shù)水平的不斷提高,各項政策法規(guī)的逐步完善,以及國家監(jiān)管力度的加大,新能源汽車一定會越來越安全。