黄学杰:三元大巴暂停,电动客车电池应优先考量安全、寿命和可靠性

中国科学院物理研究所研究员、清洁能源中心常务副主任、广州中国科学院工业技术研究院锂离子动力电池工艺装备技术服务平台主任黄学杰在《新能源汽车蓝皮书》撰文指出,三元大巴暂停:电动客车动力电池应优先考量安全、寿命和可靠性。

动力电池的安全性是新能源汽车使用中最应受关注的问题。一般来说,电池安全性是和电池中储存的能量成反比的,即所能释放的能量越大,其安全性风险就越大,纯电动轿车电池容量一般为几十千瓦时,而纯电动公交车电池容量高达200—300千瓦时,随着电池容量的增加,电池体积也在增加,其散热性能变差,出安全事故的可能性增加。因此,将锂离子蓄电池做成动力电池,就必须提高其安全性能,单体电池愈大,要求达到的安全性指标也就愈高。

目前国内新能源汽车安全问题主要体现在电池使用、材料构成和充电安全方面,上下游产业发展不平衡、企业盲目重量轻质是造成这些安全问题的主要因素,据公开报导,2011年—2015年,我国新能源汽车共发生了24例火灾事故,其中纯电动客车15例、混合动力客车5例、纯电驱动乘用车4例。在这24例事故中,或是自燃事故,或是碰撞事故,或是充电事故。针对这些事故进行分析,其成因有来自电池方面的,也有使用方面的。部分低质量的电芯存在材料杂质含量高、设计不合理,毛刺、错位、杂质、污染等问题,会导致动力电池在使用时短路,且随着循环次数的增加而加剧。生产过程的自动化程度不高,导致生产的单体电池或电池组的一致性不高,质量参差不齐,如电池漏液现象时有发生。电解液一旦接触氧气,会迅速分解燃烧并引燃电池组,造成安全事故。有的电池包内部高压线缆及接头不合格,布线不合理,电池系统防护设计欠缺,抗挤压能力较差,一旦受到挤压会发生变形、外壳破裂、内部支架损坏、接插件松动、高低压线束磨损等,造成安全隐患。电池使用不当则有电池在使用过程中遇到液体浸泡、隔膜破损、绝缘损毁的情况下会发生短路,造成电池过热起火。还有新能源汽车过充引起的事故,如充电设备没有过充保护功能,导致了充电过程中的起火。在低温时充电没有预热措施导致负极析锂,也是造成充电安全事故的原因之一。

从安全性上看,磷酸铁锂电池较三元锂电池更有优势,比如以前发生事故的三元材料中镍钴铝三元材料18650电池在180摄氏度以上会出现自加热,起火后很难控制,而磷酸铁锂材料到了250摄氏度以上才会出现自加热现象,因此相比于三元锂电池,磷酸铁锂电池优先应用在商用车上,尤其是城市公交车和大巴车上对安全更有保障。

采用三元正极材料的动力电池在结构设计、制造工艺、电热管理、电池包设计和使用条件方面的要求更高,需要以安全为重,优先选择材料和设计电池及系统结构,采用高精度设备制造,加强生产全过程的监测,开发智能化电池管理系统和根据整车使用条件设计电池包。

近年来,新能源汽车呈产销两旺,尤其是新能源电动客车受政策影响销量很快,因为电池安全而导致的客车事故也多次发生。电动客车的电池安全性要求高于电动轿车,不应以比能量和价格为优先考量,而应以安全、寿命和可靠性为优先考量。现阶段客车领域应用以磷酸铁锂电池为主,随着电池、电池包和整车使用条件的规范和测试评价标准的提升,未来将更高比能量的电池应用于客车也是必然的。

2015年是新能源汽车的快速成长年,商用车、基础设施等方面都取得了重点的突破,2016年希望整个产业链能够协调发展,形成良性的循环,成为品质提升之年。

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