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特斯拉接連著火 引爆汽車電池技術(shù)爭議

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1384次  |  2020年07月06日  

進(jìn)入十月份,美國特斯拉純電動(dòng)汽車的接連著火事件,讓部分人士對這家大洋彼岸汽車公司的質(zhì)疑似乎找到了證據(jù)。受起火事故影響,特斯拉股價(jià)已經(jīng)大幅下挫近30%。十一月八日,一位股民更是將特斯拉公司訴至法院,指控特斯拉公布錯(cuò)誤和誤導(dǎo)性陳述,認(rèn)為特斯拉對產(chǎn)品存在的安全隱患有所隱瞞,涉嫌證券欺詐。


電池著火、外界質(zhì)疑、股票下降,一致被熱捧的特斯拉似乎遇到了大麻煩。特斯拉老總穆斯克對外表示,發(fā)生著火事件是由于外力因素造成的,和車輛本身沒有關(guān)系。同時(shí)他堅(jiān)稱,公司肯定不會(huì)召回電動(dòng)汽車,因?yàn)闆]有召回的理由。


在質(zhì)疑特斯拉的同時(shí),人們又一次開始討論純電動(dòng)汽車電池的安全問題:電動(dòng)汽車發(fā)生事故后著火是不是普遍現(xiàn)象?在尚未得到普及前,這一安全隱患能否找到徹底解決的辦法?電池著火的根本原因又是什么?這一系列問題能否得到答案,再次成為純電動(dòng)汽車市場化道路行進(jìn)中的絆腳石。


火烤還是火考


十一月五日,位于北京的特斯拉在華首個(gè)展廳客如云集,店內(nèi)工作人員已經(jīng)開始向預(yù)訂者發(fā)號(hào),最早預(yù)付25萬元訂金的客戶有望在明年第一季度提車。有人推算了一下特斯拉在我國的售價(jià),大概在100萬-150萬元?;馃岬嫩E象表明特斯拉在我國的起步無疑是非常成功的。


然而事情總會(huì)在不經(jīng)意間走向另一個(gè)方向。不到兩個(gè)月內(nèi)就發(fā)生了三起特斯拉ModelS電動(dòng)汽車起火的事件,使得人們開始質(zhì)疑它的底盤設(shè)計(jì)是否存在問題。十月中旬ModelS在美國田納西州莫非斯堡附近起火,而在這起著火事故的幾天前,在西雅圖附近遭遇同樣悲劇,發(fā)生ModelS第一起起火事件,兩次起火都是撞到了道路上的碎片,導(dǎo)致電動(dòng)汽車底部明顯脆弱的電池組被穿透引發(fā)起火。


就事故車輛著火原因,特斯拉CEO艾隆•穆斯克在博客上做了解釋:ModelS當(dāng)時(shí)和大塊金屬物件相撞。在相對運(yùn)動(dòng)中,物件鉆入車底,通過杠桿效應(yīng)刺穿ModelS車身,形成一個(gè)直徑達(dá)3英寸的孔洞,而保護(hù)汽車機(jī)身的車殼厚度只有四分之一英寸,無法阻止高達(dá)25噸的穿透用途力。在猛烈撞擊下鋰離子電池起火。


國家863電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)動(dòng)力鋰電池測試中心主任王子冬關(guān)于穆斯克所說的25噸的穿透用途力表示懷疑,事故本身很難重現(xiàn),關(guān)于25噸的穿透力是如何得出的,在穆斯克的相關(guān)言論中真沒法直接推導(dǎo)出。另外,撞擊究竟損壞了幾個(gè)電池倉穆斯克也未說明,從火勢看撞擊還是比較嚴(yán)重。究其原因我認(rèn)為仍是外力造成了電池短路,繼而導(dǎo)致車輛著火。


關(guān)于這一觀點(diǎn),招商證券汽車首席分析師汪劉勝接受采訪時(shí)卻表示:外界現(xiàn)在都沒有掌握特斯拉著火車輛的調(diào)查數(shù)據(jù),這些事故究竟是不是電池短路引發(fā)的火災(zāi)還沒有得到證實(shí)。


沒能包住火的防線


作為電動(dòng)汽車的核心部件之一,特斯拉的電池系統(tǒng)一度遭到質(zhì)疑,國內(nèi)外很多業(yè)界專家稱其電池技術(shù)老舊、無核心競爭力。原因在于特斯拉是唯一一家采用18650型鈷酸鋰離子電池的公司,所謂18650指的是電池直徑為18mm,長度為65mm,常被用作筆記本電腦的電芯,曾被外界一度認(rèn)為難登電動(dòng)汽車的大雅之堂。


18650電池外電壓但凡低于2.7V或高于3.3V,都會(huì)出現(xiàn)過熱的癥狀。假如電池組較大且組內(nèi)溫度梯度控制得不好,就會(huì)存在很大的起火風(fēng)險(xiǎn),十一月十五日,王子冬向記者分析稱。


特斯拉研發(fā)階段始于2006年,當(dāng)時(shí)的車用鋰離子電池還處于萌芽狀態(tài),在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下,特斯拉選擇18650電池也是權(quán)益之計(jì),一位接近特斯拉的人士告訴記者,加之特斯拉成立初期,松下也是其重要股東之一,在尋求資金注入的初期,這也是特斯拉選擇松下18650電池的原因之一。


為了解決18650電池的高溫不穩(wěn)定性,特斯拉研發(fā)團(tuán)隊(duì)在電池控制系統(tǒng)上開始尋找解決問題的辦法。首先特斯拉將電池做到最小分解,以求達(dá)到電池最大的穩(wěn)定性。為了解決電池過多造成的車身過重的問題,特斯拉也特意選用了蓮花汽車重量最輕的車身結(jié)構(gòu),同時(shí),特斯拉在電池安全控制系統(tǒng)的投入也達(dá)到了整車成本的25%。


電池技術(shù)的關(guān)鍵恰恰就是電壓電流和熱量控制,特斯拉的電池管理系統(tǒng)做的是不錯(cuò),但這就好比給一個(gè)病人穿上盔甲,骨子里不行,盔甲再厚也沒用,十一月十四日,汽車電子控制技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室一位主任級教授向記者透露。


短路=電動(dòng)汽車命門?


記者查閱了過往多起國內(nèi)純電動(dòng)汽車著火事故。2011年四月,杭州市眾泰純電動(dòng)汽車發(fā)生自燃;2012年五月二十六日,在深圳市濱海大道紅樹林段發(fā)生了一起致3人死亡、車輛燒毀的重大交通事故。在這些事故后期的調(diào)查報(bào)告中顯示,發(fā)生燃燒的電動(dòng)汽車原因都是由于電池出現(xiàn)不同原因短路導(dǎo)致車輛燃燒。


除了目前外界所知的這兩起電動(dòng)汽車自燃事故之外,還有一起公眾不太熟知的事故。據(jù)烏魯木齊市消防支隊(duì)高級工程師賈廣華發(fā)表的《純電動(dòng)公交車自燃火災(zāi)事故調(diào)查》,2010年一月,烏魯木齊就發(fā)生了兩輛純電動(dòng)客車自燃事故。


國內(nèi)某家動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)公司負(fù)責(zé)人向記者透露,鋰離子電池因技術(shù)路線不同,在全球范圍內(nèi)也有不同的發(fā)展方向。雖然公司之間的電池和電控系統(tǒng)都不盡相同,但不管是磷酸鐵鋰離子電池還是三元電池都沒有從本質(zhì)上解決電池的安全性問題。因?yàn)閺脑韥碇v,包括能量密度、放電功率以及電池組的包裹性和使用過程發(fā)生碰撞所發(fā)生的高壓電伏,都是威脅電動(dòng)汽車安全性能的重要因素,但到現(xiàn)在為止,世界上還沒有任何一項(xiàng)技術(shù)能從根本上系統(tǒng)地解決好這些問題。


清華大學(xué)汽車工程開發(fā)研究院常務(wù)副院長宋健在接受記者采訪時(shí)也曾表示,解決電池短路無非就是降低電壓、提高電流,使用更粗的保險(xiǎn)絲。但是這一策略在一些電線插頭或者其他固定型電池上還可以使用,像車用電池這樣龐大的電池組,不可能將所有的電池加上保險(xiǎn)絲或者降低電流,而且電池柱正負(fù)極之間也無法添加保險(xiǎn)絲,所以短路的問題目前不好解決。


特斯拉花巨資研發(fā)出來的電控系統(tǒng),現(xiàn)在看來也只能是在電池燃燒后,確保燃燒面積不再過快蔓延,可以說最終也只能起到被動(dòng)安全的用途,采訪即將結(jié)束時(shí)王子冬再次強(qiáng)調(diào),這說明再強(qiáng)大的電控系統(tǒng)只能起到一個(gè)緩解燃燒蔓延的用途。電池本身意外短路難題不攻克,電動(dòng)汽車發(fā)生意外短路致使燃燒的事故將有可能再次上演。


專家言論


可預(yù)測性是解決電池短路的難題


目前幾乎所有具備生產(chǎn)資質(zhì)的電動(dòng)汽車公司的產(chǎn)品,在出廠之前都曾對車用電池做過擠壓、穿刺、火燒等數(shù)十項(xiàng)極限測試,都沒有發(fā)生起火燃燒現(xiàn)象。但測試項(xiàng)目再全面,也不可能把所有事故事先再現(xiàn)。


例如之前杭州自燃的眾泰電動(dòng)出租車電池,事先曾在動(dòng)力鋰電池測試中心做過苛刻的火燒試驗(yàn),不停地?zé)?小時(shí)50分鐘才被點(diǎn)燃,沒想到仍未防止自燃的發(fā)生。所以車用電池短路的隱患有很大的不可預(yù)測性:可能是撞擊造成外電路短路,保護(hù)系統(tǒng)來不及啟動(dòng);也可能是受外力導(dǎo)致電池正負(fù)極連接發(fā)生短路著火,例如這幾次特斯拉的著火事件。


國家863電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)王秉剛


不要對電動(dòng)汽車形成唱衰思維


假如是因?yàn)椴豢深A(yù)見的外力撞擊,我們應(yīng)該對電動(dòng)汽車的起火持寬容態(tài)度,盡管它們作為電動(dòng)汽車的先期產(chǎn)品,注定要承受種種的質(zhì)疑和誤解。就像之前比亞迪e6出租車被撞相同,對方接近200公里時(shí)速飆車本身已經(jīng)嚴(yán)重違法,被撞的即便是傳統(tǒng)汽車也會(huì)車毀人亡。


每一次著火事件總會(huì)引起人們對電動(dòng)汽車安全性能的質(zhì)疑,這是人們過往對電動(dòng)汽車的一種慣性思維模式。長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光看,國家已經(jīng)把發(fā)展純電動(dòng)汽車放在了戰(zhàn)略重點(diǎn)來布局,影響純電動(dòng)汽車普及競爭的瓶頸也會(huì)逐步解決,電動(dòng)汽車在實(shí)際運(yùn)營中電池、電機(jī)和電控系統(tǒng)的性能安全問題,這些都要相當(dāng)長的時(shí)間過程來逐步完善。


清華大學(xué)汽車工程開發(fā)研究院常務(wù)副院長宋健


技術(shù)有瓶頸的汽車產(chǎn)品別太著急投放市場


純電動(dòng)汽車在當(dāng)前的環(huán)境下還不適于大規(guī)模推廣應(yīng)用,畢竟很多技術(shù)現(xiàn)在還處于研究的階段。我覺得不能大規(guī)模應(yīng)用原因有幾點(diǎn):首先車用電池安全性還沒有完全解決,第二個(gè)是車用電池的能量比,功率比現(xiàn)在還不適合于在汽車上應(yīng)用。比如說像比亞迪,它一旦裝600到800公斤電池,車輛重量就新增了40%左右,這樣的話安全隱患會(huì)很大,因?yàn)檫@么多的電池,這么多的電池就不容易布置在很安全的地方。


另外,純電動(dòng)汽車要很高的電壓支撐,不要以為在電控系統(tǒng)上做了絕緣保護(hù)就不會(huì)出現(xiàn)安全問題。一旦撞了車,誰敢保證它的線頭會(huì)不會(huì)搭在汽車上,坐在車?yán)锏娜丝赡軟]撞死,卻被電死或者燒死。這里面有一系列安全性的問題要去攻克。


清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任陳全世


電池安全應(yīng)借鑒傳統(tǒng)汽車油箱保護(hù)的設(shè)計(jì)


最近幾年,國內(nèi)外電動(dòng)汽車確實(shí)都出現(xiàn)了一些燃燒事故,大家都在思考到底該不該做電動(dòng)汽車。第一是前年杭州眾泰的電動(dòng)出租車發(fā)生事故;第二個(gè)是上海的純電動(dòng)公交車在825路上發(fā)生火災(zāi);加上最近特斯拉的著火事件。


通過以上事故可以看出電動(dòng)汽車安全隱患的重要部件是動(dòng)力鋰電池系統(tǒng),包括單體電池、電池模塊、電池箱以及管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、高壓動(dòng)力線??梢哉f能源系統(tǒng)是最危險(xiǎn)的。


要認(rèn)識(shí)到電池組像汽油箱那樣是一種含高能物質(zhì)的部件,具有著火、燃燒,甚至爆炸的可能性。鋰離子電池中的電解液是一種易燃的溶劑配制而成的,正負(fù)電極上的氧化劑和還原劑只隔一層約20微米厚的薄膜。在達(dá)到一定溫度時(shí),氧化劑和還原劑均易與電解液發(fā)生大量生熱的化學(xué)反應(yīng),何況車用電池組又是在高電壓、大電流下運(yùn)行。


因此,電池本質(zhì)上具有危險(xiǎn)性。電動(dòng)汽車在設(shè)計(jì)中要把電池組放在最安全的位置上。這方面我覺得我們可以學(xué)習(xí)傳統(tǒng)燃油車,傳統(tǒng)汽車的汽油箱是最危險(xiǎn)的,但汽油車撞擊著火的事故并不是很多,原因在于把汽油箱放在最安全的地方,上面還放著備胎。因此電動(dòng)汽車在設(shè)計(jì)的時(shí)候不要把工作只交給電池廠,整車廠也要參與。


招商證券首席汽車分析師汪劉勝


特斯拉著火事件結(jié)論不要下太早


與目前電動(dòng)汽車行業(yè)普遍采用大型鋰離子電池相比,特斯拉采用的小電池?zé)o論是制造成本還是未知安全風(fēng)險(xiǎn)都相對較低。原因在于成熟的小型電池可采用高能量比正極材料,電池容量高、電池組重量輕且續(xù)航里程高。


大家可以從特斯拉著火視頻畫面中看到,特斯拉在電池發(fā)生燃燒后,火勢被限制于車體駕駛艙前部,并沒有造成整個(gè)車體燃燒。同時(shí)特斯拉產(chǎn)品在之前美國國家高速公路交通安全署(NHTSA)這個(gè)號(hào)稱全球最苛刻的安全碰撞試驗(yàn)中,也獲得了五星安全評級。這表明它在目前車用電池和電控上做的不錯(cuò)。


另外,外界現(xiàn)在都沒有掌握特斯拉著火車輛的調(diào)查數(shù)據(jù),這些事故究竟是不是電池短路引發(fā)的火災(zāi)還沒有得到證實(shí)。所以在美國國家高速公路交通安全署的調(diào)查報(bào)告出具前,我們不必過早的對特斯拉乃至電動(dòng)汽車行業(yè)的安全問題做出決斷。


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