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新能源汽车频繁起火 单纯追逐能量密度埋隐患

2018-10-11来源:中国经营网

  2018年以来,新能源汽车销量以40%的上升幅度高速增长,但近期多起自燃事故一定程度上给火热的新能源汽车市场降了温。

  近期新能源车已发生多起自燃事故:8月31日,一辆力帆650EV在广州发生自燃;8月25日,一辆威马EX5电动车在其成都研究院自燃;5月份,一辆野马新能源汽车在充电时自燃……多起自燃事故引发了外界对动力电池技术路线以及安全监管的质疑。

  9月25日,工信部在网站上发布《关于开展新能源乘用车、载货汽车安全隐患专项排查工作的通知》,要求新能源乘用车、载货汽车生产企业开展安全隐患专项排查工作。力帆集团相关负责人告诉《中国经营报》记者,在收到上述通知后,目前已组织40人团队分8个小组奔赴市场进行排查,预计10月底完成排查工作。

  动力电池自燃事故频发

  9月11日,中国汽车工业协会发布了8月份汽车销量数据,其中新能源汽车8月累计销售10.12万辆,同比增长49.46%。该协会秘书长助理许海东表示,今年上半年新能源汽车产销情况远远好于往年同期,预计下半年仍会保持较好的发展态势,维持之前预判,全年产销规模超100万辆,增速在40%左右。

  有分析认为,随着国内电动车销量的增多,类似的起火事故也会越来越多,这就意味着需要更加安全的保障措施。目前,工信部已经启动了车辆安全预警及重大安全事故调查机制。对于新能源客车发生起火、燃烧等安全事故,需在12个小时以内主动上报政府相关部门,并及时展开事故调查。

  梳理分析电动汽车起火背后的原因,大部分指向了动力电池。以8月31日力帆新能源汽车起火事故来看,力帆集团方面回应称,在着火前,力帆汽车已提前在监控平台监控到车辆电池异常,车辆电池着火正是发生于车主等待服务人员前去检修期间。

  根据工信部产品申报目录看,力帆650EV采用了由天津力神提供的三元锂电池,自行Pack组装,总能量为43kwh,能量密度达到144Wh/kg。力帆集团方面告诉本报记者,其汽车监控平台可以对车辆国标定位、运行状态、所有电池电芯电压值、所有温度检测值等涉及安全的故障进行监控。

  真锂研究首席分析师墨柯向记者分析:“目前自燃事故公开披露的较少,在夏季持续高温环境下,电池漏液、电池高温以及过度充电等问题,都可能导致汽车自燃。”据丰田汽车对电池事故的风险因子分析,事故原因主要为过充、外短路、碰撞以及内短路。除了动力电池本身的质量问题,也有使用环节的不当操作。

  此外,部分电池厂商因自燃事故遭到舆论冲击。此前因为自燃事件,威马汽车和浙江谷神曾发生了矛盾,在公开信中,威马汽车方面指出自燃的EX5电动车搭载的为浙江谷神2017年生产的圆柱形电芯电池包,而浙江谷神方面则进行了否认。

  9月28日,威马汽车EX5产品正式上市交付,预计年内交付1万辆。威马汽车方面告诉本报记者,新交付的威马EX5搭载的电池来自宁德时代、天津力神和苏州宇量,目前宁德时代开始供货,而曾为供应商之一的浙江谷神已停止供货。

  中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高在公开会议上表示,今年上半年高发的电动汽车失火事故,主因在于电池热失控,需要以先进的BMS和热蔓延防止手段来应对。他进一步指出,电池热失控原因是产品质量问题,在电池产品测试验证不足、没有严格执行国家安全标准等方面留下漏洞,从而造成了电池热失控的隐患。

  追逐能量密度埋“隐患”

  按照国家动力电池技术路线图规划,2020年锂离子电池的单体能量密度目标为350Wh/kg,系统能量做到260Wh/kg。欧阳明高认为,这一目标偏高,不宜强制推行,政府补贴政策对能量密度的提升不宜过快过频繁。在现有的补贴政策下,部分电池厂投机取巧,为了缩短开发周期,往往首选物理改进方案,埋下安全隐患。

  从行业趋势看,目前国内主流动力类正极材料是NCM523。在NCM电池中,按照镍钴锰三者含量的不同,NCM材料可分为NCM523、NCM622、NCM811等,后面的数字代表的是镍钴锰的比例,其中镍元素含量升高,三元正极材料的比容量逐渐升高,电芯的能量密度也会随之提高。公开资料显示,目前主流的NCM523可以达到160~200Wh/kg,而NCM622和NCM811分别可以达到230Wh/kg和280Wh/kg。

  墨柯认为,新能源汽车高能量密度和安全性必然存在矛盾,三元材料的高镍化就意味着安全性能的降低,从理论上看,三元电池的安全性低于磷酸铁锂,目前来看,加大三元电池中镍的含量必然带来更大的安全隐患。

  “从正极材料来讲,现在逐渐走向高镍的三元材料,最近大家都在谈811电池;从负极来讲,电解液、薄膜等材料都已走向量产。我们希望在2020年之前能量密度可以达到300Wh/kg。”宁德时代董事长黄世霖曾表示。在与韩国竞争对手的较量中,宁德时代正加快发展高能量密度电池,有望在明年推出高镍811电池。

  国内其他动力电池厂商也纷纷把重点投向高镍三元方向。行业数据显示,2018年一季度,国内三元材料产量31670吨,同比增长64.26%。其中常规NCM型号占比78%,NCM622型号占比14%,NCM811占比8%,有业内人士认为,未来3年动力电池或将以NCM622和NCM811为主。

  墨柯告诉本报记者:“镍比例越高,正极材料的热稳定性就越差。在遇到高温、外力冲击等情况时,高镍电池会存在安全隐患。且高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是待解的问题,企业要使用更高能量密度的电池,安全性是最难克服的障碍。”

  业内普遍认为,三元高镍材料的安全性可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。而另一方面,动力电池包内的其他设备,比如电池管理系统,以及传感器等新技术,也能弥补一部分电池在安全性能方面的不足。

  软包电池成“香饽饽”

  在各项动力电池安全技术上,软包电池逐渐受到更多电池企业的青睐。继“21700”“811高镍三元”后,软包电池成为车企和电池企业的“香饽饽”,因其安全性好、比能量高等优点占据优势。数据显示,在2018年1~7月国内动力电池装机电量TOP20中,纯软包电池产品的电池企业有7家,加上正在开发的企业,软包电池企业的数量上升至12家,占比达60%,软包电池在行业的渗透率逐渐上升。

  墨柯认为,软包电池一旦发生了内在故障,比如气体膨胀等,相比方形、圆柱形硬壳电池,在物理层面有更明显的变化,也更容易被汽车安全软件检测出来,从而能防范自燃事故。

  与海外市场相比,我国动力电池龙头企业宁德时代和比亚迪此前均选择方形技术路线,2018年上半年两家装机量合计市场份额已超过60%,我国动力电池呈现方形一家独大,软包和圆柱形相对弱势的局面。2018年8月宁德时代为东风日产轩逸·纯电动汽车装机137台,均为软包三元电池,拉开了宁德时代软包三元电池在乘用车领域应用的序幕。

  目前,国内动力电池企业开始加速软包电池布局。除宁德时代外,国轩高科、力神电池、亿纬锂能等动力电池企业都在加速研发三元软包电池。

  有数据表明,国内出货量前10名的动力电池厂商中有4家布局软包电池,其中孚能科技和国能电池以生产软包电池为主。知名电池厂商如孚能科技、上海卡耐、猛狮科技、天津捷威等均公布了5-10GWh的扩产计划,9家主流软包电池企业2017年底的软包电池产能达到27GWh。

  欧阳明高认为,如果按照规定说2020年要求单体比能量达到300Wh/kg,那车企就肯定要用软包电池了,因为软包电池的单体比能量更高。此外他指出,对于动力电池安全问题,政府需尽快推出电动汽车安全年检规范。同时,为了更好处理和分析电动汽车事故,最好有电动汽车黑匣子,同时电池包要留有消防安全的接口,以防止消防灭火的时候困难重重。

  工信部装备工业司副司长罗俊杰近期表示,工信部将加快实施新能源汽车安全强制性国家标准,并配合相关部门建立新能源汽车召回等制度,以加强对新能源汽车产业的安全监管。

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