业界权威专家认为:安全事故是新能源汽车发展的致命隐患,而新能源安全事故的本质,是电池热失控。实际上,从动力电池的发展史可知,如何平衡电池性能与安全性一直伴随着电动汽车的发展历程。
从铅酸蓄电池开始,电池作为动力源就已经应用到交通工具上。早期的电动汽车只是风靡了很短暂的一段时间,原因与铅酸蓄电池的特性密切相关。在当时,铅酸电池体积大、能量密度小,特别是电池重量达1 200磅,进行维护时需要将其整个电池取下;且在电池底部会形成沉淀物,不定时清理容易造成短路,硫酸等电解液会流出,造成中毒或发生爆炸。
汽油车的先驱查尔斯·杜里埃曾说:“一组电池比一座全是病人的医院还难伺候。”正因如此,早期电动汽车并没有实现大规模推广。
20世纪下半叶,在全球连续发生了三次石油危机后,欧洲和北美等国家急需要摆脱对石油的依赖,电动汽车因此得以“复出”。
1996年,通用的电动汽车EV1量产,成为这一时期新能源汽车的代表作。然而,EV1使用的依然是铅酸电池组,续航历程仅为96公里。尽管随后通用汽车使用了镍合金电池组代替铅酸电池,但续航里程也仅达到260公里。福特汽车曾尝试使用钠硫电池作为动力电池,其续航能力是铅酸电池的三倍,但这种电池在实验室中频频起火,存在极大风险,最终没能成功应用到量产车型上。
到如今,经过市场选择和各条技术路线的不断进步,锂离子电池作为纯电动汽车最重要的动力源,受到各大汽车厂商的广泛认可。然而,由于元素特性,锂离子电池本身就存在一定的安全隐患,但现在的科学技术还没有找到更好的替代方案,锂离子电池还将继续服务于电动汽车。如何彻底解决电动汽车的电池安全问题、有效避免事故发生,特别是如何在循环性能、成本、安全性、能量密度、容量等多方面寻找平衡点,将是新能源汽车产业的一个长期命题。(www.xing528.com)
从事故场景来看,目前的数据统计表明:电动汽车在充电时发生事故的比率较大。2018年,新能源汽车在充电时发生事故的占比达到了29%,接近三成。而静止、行驶、涉水发生事故的比例分别为14%、14%和10%。
究其原因,主要包括:首先,对于目前尚较脆弱的动力电池安全性来说,大功率快充会带来较大的风险,对电池的寿命也会带来一定损失。
其次,构成电池包的基本单元电芯,因生产制程控制一致性差——如混入杂质、异物等,会出现电芯内部短路、起火爆炸的现象,从而进一步引发电池模组甚至电池包起火,最终引燃整车。这种自燃情况在整车充电、搁置和放电过程中均有可能发生。
频繁的电动汽车起火事件,敲响了安全警钟。对此,业界普遍认为,从材料体系上不断追求高能量密度,本身并没有错;但是刻意追求极高的电池能量密度,安全风险确实较高。对此,要充分考虑能量密度和安全的平衡,电芯、电池模组、电池包及整车的安全设计要系统考虑。
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