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新能源汽车频繁起火 追逐能量密度埋"隐患"

钜大LARGE  |  点击量:483次  |  2022年07月14日  

今年以来,新能源汽车销量以40%的上升幅度高速上升,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:八月三十一日,一辆力帆650EV在广州发生自燃;八月二十五日,一辆威马EX5电动汽车在其成都研究院自燃;五月份,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锂电池技术路线以及安全监管的质疑。


九月二十五日,工信部在网站上公布《有关开展新能源乘用车、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、载货汽车生产公司开展安全隐患专项排查工作。力帆集团相关负责人告诉《我国经营报》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,预计十月底完成排查工作。


动力锂电池自燃事故频发


九月十一日,我国汽车工业协会公布了八月份汽车销量数据,其中新能源汽车八月累计销售10.12万辆,同比上升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。

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有分析认为,随着国内电动汽车销量的增多,类似的起火事故也会越来越多,这就意味着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。有关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,大部分指向了动力锂电池。以八月三十一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采用了由天津力神供应的三元锂电池,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,事故原因重要为过充、外短路、碰撞以及内短路。除了动力锂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电动汽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。

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九月二十八日,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CATL、天津力神和苏州宇量,目前CATL开始供货,而曾为供应商之一的浙江谷神已停止供货。


我国科学院院士、我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,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"


按照国家动力锂电池技术路线图规划,2020年锂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法,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。"CATL董事长黄世霖曾表示。在和韩国竞争对手的较量中,CATL正加快发展高能量密度电池,有望在明年推出高镍811电池。


国内其他动力锂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,同比上升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年动力锂电池或将以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,公司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,动力锂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。


软包锂电池成"香饽饽"


在各项动力锂电池安全技术上,软包锂电池逐渐受到更多电池公司的青睐。继"21700""811高镍三元"后,软包锂电池成为车企和电池公司的"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1~七月国内动力锂电池装机电量TOP20中,纯软包锂电池产品的电池公司有7家,加上正在开发的公司,软包锂电池公司的数量上升至12家,占比达60%,软包锂电池在行业的渗透率逐渐上升。


墨柯认为,软包锂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。


和海外市场相比,我国动力锂电池龙头公司CATL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%,我国动力锂电池呈现方形一家独大,软包和圆柱形相对弱势的局面。2018年八月CATL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CATL软包三元电池在乘用车领域应用的序幕。


目前,国内动力锂电池公司开始加速软包锂电池布局。除CATL外,国轩高科、力神电池、亿纬锂能等动力锂电池公司都在加速研发三元软包锂电池。


据电池我国网数据表明,国内出货量前10名的动力锂电池厂商中有4家布局软包锂电池,其中孚能科技和国能电池以生产软包锂电池为主。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家主流软包锂电池公司2017年底的软包锂电池产量达到27GWh。


欧阳明高认为,假如按照规定说2020年要求单体比能量达到300Wh/kg,那车企就肯定要用软包锂电池了,因为软包锂电池的单体比能量更高。此外他指出,有关动力锂电池安全问题,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,工信部将加快实行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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