未来电动车电池的安全性该如何保证?

提问者: 车帅人美 2019-05-14

如题

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2019-05-14

说到电动车电池的安全性,那么就不得不提一下近期的自燃事件了。教授就从这方面入手,给题主细细分析一下。

前段时间,特斯拉自燃的新闻相信大部分人都听说过。一辆Model S在停止状态下,几秒之内从冒烟到发生自燃爆炸,并且殃及了附近的几辆燃油车。无独有偶,蔚来一辆ES8在蔚来维修中心也发生了自燃的情况;比亚迪也有一辆e5发生了自燃情况。

对此,我们不得不发出疑问。

以上的种种事件,将电动车的安全问题推向风口浪尖,不仅仅是电动车如今发展迅速,更重要的是电动车看起来是唯一能够取代燃油车成为社会中汽车的主流,如今发生这种事情,让不少人心惊胆战,教授老板更是笑称:现在停个车都担心要赔得倾家荡产。

电动车其实在机械结构上来说,是要比燃油车简单得多,除了每一辆车都需要的悬挂系统以外,其余的就以三电系统为主:电池、电机、电控,其中体积、重量占比最大的就是电池系统,并且是目前电动车最危险的部件。

电池系统目前主要使用的是三元锂电池以及磷酸铁锂电池,由于磷酸铁锂电池的能量密度不能满足车厂对电池性能的需求,所以三元锂电池逐渐成为电动车电池系统的选择。但三元锂电池是一把双刃剑,控制得好能够有更大的能量密度,控制不好就会有各种安全隐患;更重要的是,三元锂电池如今的能量密度到达顶峰以后,想要进一步提升能量密度,就必须通过一些“危险”手段,例如降低电池隔膜的厚度,降低隔膜厚度以后,拥有更大容量的电解液,能量密度也自然提高,但一旦发生破裂的情况,带来的后果必然是短路、自燃。

此外,一辆车的电池包含了7000-9000节电池,每一节电池都有两个触点,据资料显示,特斯拉采用的NCA三元锂电池热失控温度不超过200度,再加上三元材料在一定温度的时候,会释放出氧,即便在没有外界氧气供应下,电池内部也具备了燃烧的三要素:温度、氧气、可燃物,同时这也是特斯拉起火以后难以扑灭的原因。

自燃事件发生以后,不少厂商都出台不同的政策去保证自己旗下的电动车安全,更重要的是,让消费者重新找回对电动车的信心。

特斯拉曾经多次强调自己获得过“双五星”安全评级,但享受聚光灯的同时,特斯拉也忍受了被人类用放大镜来看待其错误。墨菲定律:如果事情事情有可能发生,不管这种可能性有多小,这件事情总会发生。简单来说,就是如果概率大于零,并且有足够的时间前提下,事情还是会发生的,而特斯拉自燃事件就是这样的结果。

如今特斯拉唯一能做的就是对电池状态的精确控制,实时监测电池的状态,避免过充放造成的热失控。通过状态估计与电池内短路模型的结合,可以有效识别是否发生了内短路,进而在热滥用发生之初,就对系统发出警告,同时通过自身系统扑灭电池内部的险情。Model 3如今已经具备在自监测功能,当车辆出现任何情况后,都会通知售后人员,在车辆维护、保养的时候能够及时通知技术人员,修复这部分BUG。

前段时间有一台蔚来ES8由于电池包受到冲击,电池包变形以后导致内部结构短路,引发火灾后,蔚来汽车官方发布了“进一步保障动力电池安全的行动方案”,意图增加公众对蔚来的信心以及对电动车的信心。

日前蔚来汽车官方称,此后其将采取和加强以下措施来进一步保障用户车辆的动力电池安全:

 

1、强化应急响应机制:若车辆在行驶过程中底盘发生碰撞,或曾发生过碰撞,车主联系蔚来汽车热线后,蔚来工作人员将赴现场检查车辆;

 

2、增加检视电池包底板的单独工作项目:除已有的电池包底部外观检查,即日起,只要车辆进厂保养或维修,一律增加将车辆举升检视电池包底板的单独工作项目;

 

3、加强换电和一键加电服务时对电池包底板的检查:目前车辆进站换电时,工作人员会对车辆电池包底板进行人工检查,并对电池其它电气性能进行全面检查。此后蔚来汽车将进一步强化换电和一键加电服务中的电池包检查流程,并增加必要的技术辅助手段。

 

4、免费更换具有安全隐患的电池包:若车辆电池包曾被撞击过,经检查发现确有安全隐患,蔚来汽车将为车主免费更换同一规格的电池包,并对被替换电池包进行报废处理。

 

5、开展消防演练,强化安全意识:蔚来汽车将强化员工消防安全意识与应急处置能力,同时,蔚来汽车还会协同各地消防、救援单位做好应急处置能力的建设。

此外,蔚来还与西格里碳素公司合作,研发碳纤维电池壳,碳纤维对于电动车最大的优势在于能够有效隔绝外界温度、外界因素对于电池的影响,并且有效降低电池壳的重量,同时为车辆续航带来积极影响。

在蔚来事件中,我们可以看出,电池管理系统是不能够对电池进行完美的管理,即便是受到过冲击的电池组,电池管理系统还是不能检测出来,这样对于电动车安全性相当不利,未来电动车电池组应该安装各种传感器,对于电池包的完整情况,温度进行更加精密的控制,以达到更好地杜绝安全隐患。

此外,三元锂电池体系下,依靠各种手段3-5年内将会达到三元锂电池的性能极限(能量密度350Wh/kg),届时无法满足动力电池的安全性与成本等要求,固态电池也是另外一个方向。

固态优势在能量密度上不仅仅有新的突破(据说能达到500Wh/kg)之外,还更加安全,固态电池不存在液态材料的漏液、泄露、挥发等等问题,所以对于电控系统的要求没那么高,同时在安全性上也更加有保障。

不过丰田在固态电池领域拥有大量专利,同计划在2030年前向电池领域投入资金130亿美元,2025年量产全固态电池的车型。中国的动力电池领军人物比亚迪和宁德时代也在固态电池进行了布局,比亚迪在2017年8月申请了一箱全固态锂离子电池正极材料发明专利,最快未来5年内提供该类型的产品,而宁德时代也设计制作了容量325mAh的聚合物电芯。

未来3-5年内三元锂电池即将到达性能的极限,未来的车厂是稳扎稳打选择固态电池,还是更激进的燃料电池?像特斯拉这种企业,在电池方面掌握的技术不多,如果选择固态电池,未来车辆的产能就不仅仅是工厂产能问题,最重要的电池部件受制于人,这是马斯克不想看到的,这也是特斯拉未来必须要面对的问题。

电动车由于目前处于极速发展的阶段,更重要的是电动车在市场上,在消费者口中褒贬不一,导致了稍微有些许问题,就会成为整个舆论的中心。新势力造车不同于传统车企,新势力车企并没有太多的财力去一步步探索,步步为营,下的每一颗棋子都需要经过深思熟虑,一半是海水,一半是火焰,正是它们面对的挑战。


5条评论

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  • burberryxiang 2019-05-17
    谁要想换车就停5号电池车旁边自然量还能赔一辆新的
  • ar6y3efas 2019-05-17
    我不想做小白鼠
  • ani75mo01 2019-05-16
    电动车电池的自燃是电池组设计不合理所致。我计算了一下,7000颗锂电池要组成220V左右的电池组大约是100颗锂电池并接成一组,然后再把70组串接而成的。动力型的锂电一颗的正常输出大约是7-10A电流,最大是15-20A电流,100颗并接的锂电其最大输出电流大约是1500-2000A电流。我们都知道,现代的工艺生产的锂电每100万颗可能会有一颗不合格品,也就是1PPM。如果这颗锂电产生短路的话,大约会有1500-2000A的短路电流通过这颗锂电池,起火自燃就会产生了!所以,改变电动车的锂电池组的设计成为关键技术了。
  • 良心淚 2019-05-16
    不太信赖特斯拉,说真的,那性能还不如朋友的买的名爵EMG6版,而且优惠也大,国产电动车性能要不什么特斯拉好很多。
  • WilliamH 2019-05-16
    真环保啊 磕一下整个电池报废

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