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新能源汽車頻繁起火 追逐能量密度埋“隱患”

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年07月16日  

今年以來,新能源汽車銷量以40%的上升幅度高速增長,但近期多起自燃事故一定程度上給火熱的新能源汽車市場降了溫。


近期新能源車已發生多起自燃事故:8月31日,一輛力帆650EV在廣州發生自燃;8月25日,一輛威馬EX5電動車在其成都研究院自燃;5月份,一輛野馬新能源汽車在充電時自燃……多起自燃事故引發了外界對動力電池技術路線以及安全監管的質疑。


9月25日,工信部在網站上發布《關于開展新能源乘用車、載貨汽車安全隱患專項排查工作的通知》,要求新能源乘用車、載貨汽車生產企業開展安全隱患專項排查工作。力帆集團相關負責人告訴《中國經營報》記者,在收到上述通知后,目前已組織40人團隊分8個小組奔赴市場進行排查,預計10月底完成排查工作。


動力電池自燃事故頻發


9月11日,中國汽車工業協會發布了8月份汽車銷量數據,其中新能源汽車8月累計銷售10.12萬輛,同比增長49.46%。該協會秘書長助理許海東表示,今年上半年新能源汽車產銷情況遠遠好于往年同期,預計下半年仍會保持較好的發展態勢,維持之前預判,全年產銷規模超100萬輛,增速在40%左右。


有分析認為,隨著國內電動車銷量的增多,類似的起火事故也會越來越多,這就意味著需要更加安全的保障措施。目前,工信部已經啟動了車輛安全預警及重大安全事故調查機制。對于新能源客車發生起火、燃燒等安全事故,需在12個小時以內主動上報政府相關部門,并及時展開事故調查。


梳理分析電動汽車起火背后的原因,大部分指向了動力電池。以8月31日力帆新能源汽車起火事故來看,力帆集團方面回應稱,在著火前,力帆汽車已提前在監控平臺監控到車輛電池異常,車輛電池著火正是發生于車主等待服務人員前去檢修期間。


根據工信部產品申報目錄看,力帆650EV采用了由天津力神提供的三元鋰電池,自行Pack組裝,總能量為43kwh,能量密度達到144Wh/kg。力帆集團方面告訴本報記者,其汽車監控平臺可以對車輛國標定位、運行狀態、所有電池電芯電壓值、所有溫度檢測值等涉及安全的故障進行監控。


真鋰研究首席分析師墨柯向記者分析:“目前自燃事故公開披露的較少,在夏季持續高溫環境下,電池漏液、電池高溫以及過度充電等問題,都可能導致汽車自燃。”據豐田汽車對電池事故的風險因子分析,事故原因主要為過充、外短路、碰撞以及內短路。除了動力電池本身的質量問題,也有使用環節的不當操作。


此外,部分電池廠商因自燃事故遭到輿論沖擊。此前因為自燃事件,威馬汽車和浙江谷神曾發生了矛盾,在公開信中,威馬汽車方面指出自燃的EX5電動車搭載的為浙江谷神2017年生產的圓柱形電芯電池包,而浙江谷神方面則進行了否認。


9月28日,威馬汽車EX5產品正式上市交付,預計年內交付1萬輛。威馬汽車方面告訴本報記者,新交付的威馬EX5搭載的電池來自寧德時代、天津力神和蘇州宇量,目前寧德時代開始供貨,而曾為供應商之一的浙江谷神已停止供貨。


中國科學院院士、中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高在公開會議上表示,今年上半年高發的電動汽車失火事故,主因在于電池熱失控,需要以先進的BMS和熱蔓延防止手段來應對。他進一步指出,電池熱失控原因是產品質量問題,在電池產品測試驗證不足、沒有嚴格執行國家安全標準等方面留下漏洞,從而造成了電池熱失控的隱患。


追逐能量密度埋“隱患”


按照國家動力電池技術路線圖規劃,2020年鋰離子電池的單體能量密度目標為350Wh/kg,系統能量做到260Wh/kg。歐陽明高認為,這一目標偏高,不宜強制推行,政府補貼政策對能量密度的提升不宜過快過頻繁。在現有的補貼政策下,部分電池廠投機取巧,為了縮短開發周期,往往首選物理改進方案,埋下安全隱患。


從行業趨勢看,目前國內主流動力類正極材料是NCM523。在NCM電池中,按照鎳鈷錳三者含量的不同,NCM材料可分為NCM523、NCM622、NCM811等,后面的數字代表的是鎳鈷錳的比例,其中鎳元素含量升高,三元正極材料的比容量逐漸升高,電芯的能量密度也會隨之提高。公開資料顯示,目前主流的NCM523可以達到160~200Wh/kg,而NCM622和NCM811分別可以達到230Wh/kg和280Wh/kg。


墨柯認為,新能源汽車高能量密度和安全性必然存在矛盾,三元材料的高鎳化就意味著安全性能的降低,從理論上看,三元電池的安全性低于磷酸鐵鋰,目前來看,加大三元電池中鎳的含量必然帶來更大的安全隱患。


“從正極材料來講,現在逐漸走向高鎳的三元材料,最近大家都在談811電池;從負極來講,電解液、薄膜等材料都已走向量產。我們希望在2020年之前能量密度可以達到300Wh/kg。”寧德時代董事長黃世霖曾表示。在與韓國競爭對手的較量中,寧德時代正加快發展高能量密度電池,有望在明年推出高鎳811電池。


國內其他動力電池廠商也紛紛把重點投向高鎳三元方向。行業數據顯示,2018年一季度,國內三元材料產量31670噸,同比增長64.26%。其中常規NCM型號占比78%,NCM622型號占比14%,NCM811占比8%,有業內人士認為,未來3年動力電池或將以NCM622和NCM811為主。


墨柯告訴本報記者:“鎳比例越高,正極材料的熱穩定性就越差。在遇到高溫、外力沖擊等情況時,高鎳電池會存在安全隱患。且高鎳電池充電時產氣會導致電池鼓脹也是待解的問題,企業要使用更高能量密度的電池,安全性是最難克服的障礙。”


業內普遍認為,三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優化、表面包覆、調整電解液和負極材料等方式來逐步解決。而另一方面,動力電池包內的其他設備,比如電池管理系統,以及傳感器等新技術,也能彌補一部分電池在安全性能方面的不足。


軟包電池成“香餑餑”


在各項動力電池安全技術上,軟包電池逐漸受到更多電池企業的青睞。繼“21700”“811高鎳三元”后,軟包電池成為車企和電池企業的“香餑餑”,因其安全性好、比能量高等優點占據優勢。數據顯示,在2018年1~7月國內動力電池裝機電量TOP20中,純軟包電池產品的電池企業有7家,加上正在開發的企業,軟包電池企業的數量上升至12家,占比達60%,軟包電池在行業的滲透率逐漸上升。


墨柯認為,軟包電池一旦發生了內在故障,比如氣體膨脹等,相比方形、圓柱形硬殼電池,在物理層面有更明顯的變化,也更容易被汽車安全軟件檢測出來,從而能防范自燃事故。


與海外市場相比,我國動力電池龍頭企業寧德時代和比亞迪此前均選擇方形技術路線,2018年上半年兩家裝機量合計市場份額已超過60%,我國動力電池呈現方形一家獨大,軟包和圓柱形相對弱勢的局面。2018年8月寧德時代為東風日產軒逸·純電動汽車裝機137臺,均為軟包三元電池,拉開了寧德時代軟包三元電池在乘用車領域應用的序幕。


目前,國內動力電池企業開始加速軟包電池布局。除寧德時代外,國軒高科、力神電池、億緯鋰能等動力電池企業都在加速研發三元軟包電池。


據電池中國網數據表明,國內出貨量前10名的動力電池廠商中有4家布局軟包電池,其中孚能科技和國能電池以生產軟包電池為主。知名電池廠商如孚能科技、上海卡耐、猛獅科技、天津捷威等均公布了5-10GWh的擴產計劃,9家主流軟包電池企業2017年底的軟包電池產能達到27GWh。


歐陽明高認為,如果按照規定說2020年要求單體比能量達到300Wh/kg,那車企就肯定要用軟包電池了,因為軟包電池的單體比能量更高。此外他指出,對于動力電池安全問題,政府需盡快推出電動汽車安全年檢規范。同時,為了更好處理和分析電動汽車事故,最好有電動汽車黑匣子,同時電池包要留有消防安全的接口,以防止消防滅火的時候困難重重。


工信部裝備工業司副司長羅俊杰近期表示,工信部將加快實施新能源汽車安全強制性國家標準,并配合相關部門建立新能源汽車召回等制度,以加強對新能源汽車產業的安全監管。


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