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新能源汽車“加粗”安全底線
2020-06-12 作者: 記者 李志勇 北京報道 來源: 經濟參考報

  6月8日,工信部發布開展新能源汽車安全隱患排查的通知,要求新能源汽車生產企業及動力電池供應商在今年10月底前完成對生產的新能源汽車的安全隱患排查工作。

  安全問題一直是新能源汽車備受關注的焦點。進入5月以來,連續發生的數起新能源汽車自燃事件,再一次將市場的目光聚焦到新能源汽車的安全問題上來。事實上,作為新能源汽車安全的核心,動力電池的安全技術持續升級,并且已從單體安全轉向系統安全,不斷“加粗”新能源汽車的安全底線。

潘悅 攝

  重點排查動力電池

  據了解,這次被業界稱為“史上最嚴”的排查,重點是對已售車輛、庫存車輛的防水保護、高壓線束、車輛碰撞、車載動力電池、車載充電裝置、電池箱、機械部件和易損件開展安全隱患排查工作,并根據車輛實際情況,采取有效技術手段,降低車輛起火風險。

  從工信部發布的新能源汽車安全排查工作檢查參考表來看,此次安全隱患排查主要內容就是動力電池部分,其中包含外觀檢查、軟件診斷、氣密性檢測、開箱檢查及換件等。

  事實上,進入5月以來,政策層面在新能源汽車安全方面的力度不斷加大。5月上旬,工信部組織制定的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》《電動汽車安全要求》《電動客車安全要求》三項強制性國家標準正式發布,并將于2021年1月1日起開始實施。

  據了解,這三項強制性標準以我國原有推薦性國家標準為基礎,與我國牽頭制定的聯合國電動汽車安全全球技術法規全面接軌,進一步提高和優化了對電動汽車整車和動力電池產品的安全技術要求。

  5月26日,工信部又專門召開會議加強新能源汽車國家標準的執行,要求所有新能源汽車產品均符合國家標準。

  這些政策對于新能源汽車車用動力電池的安全問題強調的最為突出。在優化電池單體、模組安全要求的同時,重點強化了電池系統熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全要求等。試驗項目涵蓋系統熱擴散、外部火燒、機械沖擊、模擬碰撞、濕熱循環、振動泡水、外部短路、過溫過充等。

  電池安全不斷升級

  針對電池安全問題,各新能源汽車廠家和電池生產企業一直在不斷地進行探索和嘗試,通過不同的技術路線、不同的產品等,不斷提高車用動力電池的安全性。

  目前,在動力電池領域占主流地位的是磷酸鐵鋰電池和三元電池,其余如鈦酸鋰、錳酸鋰等也有一定應用,而包括固態電池、鎂電池、無鈷電池、氫燃料電池等一些新體系電池也處于研發或探索階段。

  技術路線是市場和用戶的共同選擇。由于新能源汽車應用領域廣、應用場景多,對動力電池的需求也是多元的。鐵鋰電池是我國的特色,具備高安全、長壽命等特性,主要在電動客車、物流車等商用車領域應用。而三元電池能量密度高,可有效解決私家車用戶的里程焦慮,目前已經成為全球新能源乘用車的主流方案。

  正因為如此,眾多整車企業和電池生產企業基本都保持著各種技術路線并行前進的狀態。在鐵鋰電池、三元電池大批量投入市場的同時,其他技術路線的預研和技術儲備同時進行。以目前國內車用動力電池市場占有量最高的寧德時代為例,其三元電池和鐵鋰電池的生產和銷售均處在行業前列,并保持著對其他電池技術路線的技術優勢。

  隨著研發投入的不斷加大,各種電池技術路線也在不斷升級,補齊短板。針對鐵鋰電池能量密度低的弱點,比亞迪推出了刀片電池,通過結構的變化使同體積鐵鋰電池的能量有了大幅提升。而針對三元電池穩定性低的問題,寧德時代經過多年研發,獨創了“控短路”安全技術。在三元電池遭受針刺等外部金屬異物猛烈穿刺或沖擊而進入電池內部的情況下,也能保證不發生大電流內短路,從而不引發電池熱失控。

  2017年,寧德時代針對某歐洲車企提出的能通過針刺測試的高能量密度三元電池單體技術的要求,在全球率先攻克了高能量密度三元電池針刺問題,并由客戶送到德國萊茵TUV檢測認證。報告結果顯示,在針刺實驗中,三元電池實現了不起火、不爆炸,電池溫度也只有35.1℃。

  寧德時代的最新消息顯示,其已經研發出一種使用年限長達16年,行駛里程達到200萬公里的電池,并且隨時可以投入市場,價格只比目前電動車的電池貴10%左右。而目前一般電動汽車中所使用電池行駛里程只有約24萬公里,使用年限僅為8年。

  隨著國內企業電池技術的不斷提升,更多國際品牌開始選擇國產電池。目前,寧德時代已經與特斯拉達成合作,為其上海工廠生產的Model 3汽車提供電池。此外,寧德時代與寶馬、奧迪和保時捷也一直進行著合作。

  重心轉向系統安全

  在動力電池技術不斷升級的同時,新能源汽車的安全重心也由電池技術安全逐漸轉向系統安全。

  我國車用動力電池安全標準已經經歷了多次的升級和規范:2006年首次發布行業標準時,新能源汽車產業尚處于培育期,因此主要參考的是消費電子鋰電池測試要求;2015年再次發布新的行業標準時,已經積累了10年的研發示范經驗,在單體、模塊測試基礎上,增加了電池系統層級安全要求,對引導系統集成開發起到重要作用。

  近兩年,我國新能源汽車產業取得了舉世矚目的成績,中國也被歐美日等發達國家邀請主導電動汽車安全全球技術法規中的動力電池部分,并形成了強制性安全標準體系。該標準強化了電池系統熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全要求,模擬了外部火燒、機械沖擊、濕熱循環、振動泡水、過溫過充等實際場景。單體針刺測試作為獨立項目,在該標準中被正式取消,僅作為單體熱失控的觸發條件,要求電池單體發生熱失控后,電池系統在5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。也就是說,針刺是否通過已不重要,關鍵要看單體熱失控后,系統是否可以控制熱失控的蔓延,為各類電池的安全應用設定了基本門檻。

  對此,眾多業內專家表示,動力電池安全標準已經從單體安全轉向強調電池的整體、系統性安全。電池的安全貫穿在整個使用過程中,是一項系統工程,包括電池的單體設計、系統集成、動態監控和系統防護等,確保產品在生命周期的每一個階段都是安全的,從實際意義上真正提高電池的安全性能。

  清華大學教授、清華大學汽車研究所所長陳全世曾經是國家電動汽車標準委員會副主任,參與中國幾乎所有電動汽車標準的制定。他表示,穿刺測試一直存在爭議,對于是否應該有這個測試標準發生過激烈的爭論,在目前的標準中成了一個非必選項。

  隨著“新基建”的加速推進,中國新能源汽車產業正站在一個新的風口之上。而這也必將推進包括動力電池在內的相關產業的飛速發展。安全,特別是電池安全,作為新能源汽車產業首要的問題,也將成為未來推動新能源汽車和電池產業發展的重要動力。

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