鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：492次 | 2022年07月19日
防范動(dòng)力鋰電池安全"灰犀牛"
在電動(dòng)汽車全面市場(chǎng)化的征途上，安全始終是一把高懸在頂?shù)?quot;達(dá)摩克利斯之劍"。
四月二十一日晚，上海徐匯區(qū)某小區(qū)地下車庫(kù)，一輛ModelS在沒有碰撞的情況下發(fā)生自燃，從流傳出的視頻來(lái)看，先是冒出大量白煙，進(jìn)而起火燃燒，并引發(fā)了周圍車輛的起火燃燒。
同時(shí)，TSLA起火視頻在朋友圈瘋狂傳播，正當(dāng)網(wǎng)友用"又又雙叒叕"來(lái)感嘆其起火的頻次之高時(shí)，當(dāng)天下午，西安蔚來(lái)授權(quán)服務(wù)中心一輛正在維修中的ES8發(fā)生燃燒，從網(wǎng)上流傳的圖片顯示，該輛ES8損毀非常嚴(yán)重，車架幾乎燃燒殆盡。
一天之內(nèi)，持續(xù)兩起電動(dòng)汽車自燃事故，且都是國(guó)內(nèi)外明星級(jí)車企的電動(dòng)汽車產(chǎn)品，這不禁讓業(yè)內(nèi)人士為剛剛開啟的電動(dòng)汽車市場(chǎng)"捏了一把冷汗"。
事實(shí)上，假如把時(shí)間線再往前追溯，會(huì)發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)汽車起火燃燒的事故案例正在增多，尤其是自2018年以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)頻繁發(fā)生過(guò)多起電動(dòng)汽車安全事故。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
高工鋰電不完全統(tǒng)計(jì)，2018年，僅國(guó)內(nèi)爆出的電動(dòng)汽車安全事故就超過(guò)40起，這些事故嚴(yán)重危及行業(yè)形象和公眾有關(guān)電動(dòng)汽車的信心。
電動(dòng)汽車在完成了從0到1之后，正在進(jìn)入大規(guī)模市場(chǎng)化的快車道，在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，安全問(wèn)題有可能成為全行業(yè)的一個(gè)"不按時(shí)炸彈"。尤其是當(dāng)下的行業(yè)趨勢(shì)下，安全風(fēng)險(xiǎn)更大的高鎳體系動(dòng)力鋰電池開始逐步進(jìn)入配套應(yīng)用階段。
我國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高在多個(gè)公開場(chǎng)合已經(jīng)反復(fù)指出，電動(dòng)汽車面對(duì)的最大風(fēng)險(xiǎn)，就是電池安全性。
事實(shí)上，歐陽(yáng)明高的擔(dān)心并非"危言聳聽"，梳理分析國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車起火事件，大部分原因都指向了電池環(huán)節(jié)，具體而言，絕大部分都是由于電池?zé)崾Э厮l(fā)。
所謂的熱失控，是指動(dòng)力鋰電池在工作的時(shí)候會(huì)發(fā)熱，當(dāng)電池溫度過(guò)高或充電電壓過(guò)高時(shí)，電池內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)連鎖的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電池內(nèi)壓和溫度急劇上升，引發(fā)電池?zé)崾Э夭⒆罱K導(dǎo)致燃燒。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
而假如有關(guān)電池?zé)崾Э氐脑蛟龠M(jìn)行追溯，則具體涵蓋了過(guò)熱、過(guò)充、內(nèi)短路、碰撞等多重因素。
通過(guò)分析去年以來(lái)的起火事故，歐陽(yáng)明高得出的結(jié)論是，動(dòng)力鋰電池在產(chǎn)品質(zhì)量上還存在不少明顯的問(wèn)題，這重要體現(xiàn)為三類，第一，電池產(chǎn)品測(cè)試驗(yàn)證不足；第二，車輛使用過(guò)程中可靠性變化；第三，充電安全管理技術(shù)有問(wèn)題。
假如用產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題可以來(lái)解釋去年國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車安全事故，那么有關(guān)TSLA接連爆出的自燃事故，就不能單一的從質(zhì)量角度去分析，更多的可能還包括材料體系選擇、電芯設(shè)計(jì)和系統(tǒng)防護(hù)等環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行追溯和反思。
從動(dòng)力鋰電池公司的角度來(lái)考量，包括歐陽(yáng)明高在內(nèi)的多位業(yè)內(nèi)專家和公司技術(shù)負(fù)責(zé)人都向高工鋰電強(qiáng)調(diào)，一定要從系統(tǒng)著眼，從材料選擇和控制、電芯級(jí)規(guī)格選型和設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造品質(zhì)控制、模組及pack級(jí)的安全防護(hù)、整車驗(yàn)證、使用環(huán)節(jié)操作等多個(gè)層面出發(fā)來(lái)做更全面的。
在動(dòng)力鋰電池的安全實(shí)現(xiàn)上，從電池公司的角度，應(yīng)該具體做哪方面的提升，來(lái)真正防范這個(gè)"灰犀牛"，高工鋰電通過(guò)和行業(yè)專家、產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司的深度交流，提出了以下建議：
一是在材料的選擇上，核心材料的選擇有關(guān)最終的電芯產(chǎn)品安全會(huì)直接出現(xiàn)影響。
容百科技一位技術(shù)負(fù)責(zé)人向高工鋰電介紹，電芯的安全很大程度上取決于核心材料，尤其是有關(guān)高鎳三元體系而言，正極材料的金屬異物含量、殘余鋰以及PH值，會(huì)對(duì)電芯的安全性能影響非常大。
高工鋰電獲悉，事實(shí)上，包括CATL、三星、遠(yuǎn)景AESC等國(guó)際公司有關(guān)正極材料核心關(guān)鍵指標(biāo)有嚴(yán)格的要求，譬如殘留鋰要控制2000ppm以內(nèi)，PH值11在以內(nèi)，金屬異物在20ppb以內(nèi)。對(duì)此，業(yè)內(nèi)專家的建議是，國(guó)內(nèi)電電池公司要在材料的核心指標(biāo)控制上，提出明確的要求。
二是在電芯、模組、Pack設(shè)計(jì)和工藝過(guò)程設(shè)定上，要做好安全冗余和監(jiān)控預(yù)警。
在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，首先是電芯要確?；瘜W(xué)穩(wěn)定性，要選擇穩(wěn)定的材料，并通過(guò)嚴(yán)格評(píng)估測(cè)試它的穩(wěn)定性；在模組部分，通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)電芯免受到?jīng)_擊。第三個(gè)階段是pack，除了物理上的保護(hù)措施，關(guān)鍵是要通過(guò)BMS對(duì)電芯模組進(jìn)行故障診斷，監(jiān)測(cè)異常發(fā)生，并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從而對(duì)問(wèn)題進(jìn)行管控。
這其中，多家頭部動(dòng)力鋰電池公司都向高工鋰電強(qiáng)調(diào)，無(wú)論是在電芯、模組還是在pack環(huán)節(jié)，都要充分考慮FMEA，確保設(shè)計(jì)留安全余量。
同時(shí)在工藝過(guò)程的設(shè)定上，加入安全工藝設(shè)定，排除瑕疵電芯，確保產(chǎn)品一致性；制造嚴(yán)控質(zhì)量，確保足夠覆蓋所有FMEA失效模式的監(jiān)控點(diǎn)，做到產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可追溯、可追蹤。
此外，在pack及BMS設(shè)計(jì)上，要有安全預(yù)警策略，在電池系統(tǒng)里開發(fā)裝置安全預(yù)警系統(tǒng)，緊急情況下，提前切斷電路，防止熱失控發(fā)生。BMS要起到保護(hù)電池的用途，監(jiān)測(cè)到溫度急劇上升就要報(bào)警，哪怕停車鎖車狀態(tài)。車輛要能夠接受到BMS的報(bào)警，及時(shí)反應(yīng)（聲光報(bào)警，通知車主）。
三是在量產(chǎn)前的測(cè)試和驗(yàn)證上，要做好充分的驗(yàn)證。
事實(shí)上，這也是目前國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域目前面對(duì)的最大問(wèn)題，一方面產(chǎn)品換代迅速，另一方面測(cè)試驗(yàn)證要耗時(shí)耗力且設(shè)計(jì)參考相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)缺乏，這也是導(dǎo)致近年來(lái)事故頻發(fā)的重要原因。
他山之石，可以攻玉。全國(guó)人大代表、遠(yuǎn)景集團(tuán)CEO張雷在今年的兩會(huì)建議中提到，國(guó)際傳統(tǒng)知名車企的開發(fā)流程，測(cè)試驗(yàn)證環(huán)節(jié)相當(dāng)充分，在產(chǎn)品推出前已經(jīng)將安全風(fēng)險(xiǎn)控制到最低水平。這些車企也掌握著汽車使用工況的核心參數(shù)，在模組和pack層級(jí)的測(cè)試驗(yàn)證方法也更加充分、合理。和張雷的觀點(diǎn)相同，多為業(yè)內(nèi)人士都建議，動(dòng)力鋰電池公司要借鑒傳統(tǒng)車企開發(fā)流程和測(cè)試環(huán)節(jié)的相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并在產(chǎn)品測(cè)試環(huán)節(jié)做好充分的驗(yàn)證。
就在上周上海車展上舉辦的遠(yuǎn)景AESC戰(zhàn)略公布會(huì)上，張雷同樣表達(dá)了和歐陽(yáng)明高類似的觀點(diǎn)，他認(rèn)為，安全電池安全是電動(dòng)汽車行業(yè)最大的"灰犀牛"。也是基于有關(guān)安全的的考量，遠(yuǎn)景在切入動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域時(shí)，選擇了日本公司AESC，一家由日產(chǎn)和NEC合資成立的電池公司，過(guò)去12年，這家公司創(chuàng)造了配套43萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，9年行駛積累0嚴(yán)重事故的記錄。
四是基于物聯(lián)科技，實(shí)現(xiàn)全生命周期的安全性防護(hù)。
電池是有機(jī)的化學(xué)體系：溫度、功率、電壓、電流、電量、內(nèi)阻等等每一個(gè)物理量都時(shí)時(shí)刻刻影響電芯的安全和健康程度。并且受到駕駛員的操作習(xí)慣以及駕駛環(huán)境的影響。通過(guò)實(shí)時(shí)收集電池包相關(guān)數(shù)據(jù)和駕駛行為以及環(huán)境之間的關(guān)系，再通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析和比較，實(shí)現(xiàn)電池健康度的預(yù)測(cè)和安全管理將是一個(gè)可行方法。
通過(guò)大數(shù)據(jù)分析電池性能和安全相關(guān)參數(shù)和駕駛行為和駕駛環(huán)境參數(shù)的關(guān)系，評(píng)估電池的健康程度并且給出量化，可以將電池和整車的健康度用量化的形式實(shí)時(shí)呈現(xiàn)給駕駛員，一旦有部分部件存在高風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)可以提示駕駛員進(jìn)行更換，或者采取預(yù)防措施。同時(shí)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)健康度，并且告知駕駛員可以如何調(diào)整駕駛方式來(lái)提高電池和整車的健康度。從而達(dá)到跟駕駛員良性互動(dòng)，提高整個(gè)系統(tǒng)安全的目的。
包括歐陽(yáng)明高在內(nèi)的業(yè)內(nèi)人士的一致判斷是，安全技術(shù)是動(dòng)力鋰電池的第一核心技術(shù)，也是電池技術(shù)革命性突破的第一重點(diǎn)，是電動(dòng)汽車可持續(xù)發(fā)展的生命線。
面對(duì)動(dòng)力鋰電池安全"灰犀牛"，能否獲得更大的突破和進(jìn)展，將決定了動(dòng)力鋰電池公司在接下來(lái)能夠走多遠(yuǎn)："高鎳時(shí)代，安全將始終是車企和電池公司必須時(shí)刻警醒的達(dá)摩克里斯之劍，從材料-電芯-模組-pack-車，每一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都可能導(dǎo)致不可挽回的損失。
