如何在高能量密度和提高安全性间取得平衡,成为当前业内亟待解决的一大难题。各家企业则从单体电芯、模组设计和电池包的结构设计多个层级提高整体安全性。

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新能源汽车起火事件频繁进入大众视野,行业由“里程焦虑”转入“安全焦虑”。多位业内人士告诉记者,新能源汽车安全事故主要由动力电池热失控所引起。热失控原因错综复杂,事故源头难以明确,安全性问题应得到高度重视。

业界不断反思电动汽车的安全问题,盲目追求高能量密度成为焦点。多位专业人士指出,理论上电池能量密度与安全性成反比。企业追求高能量密度,安全问题随之暴露。虽然未能明确已发生的起火事件与追求能量密度存在多大相关性,但随着高镍三元电池进入市场,新能源汽车面临更高的安全技术要求。

如何在高能量密度和提高安全性间取得平衡,成为当前业内亟待解决的一大难题。各家企业则从单体电芯、模组设计和电池包的结构设计多个层级提高整体安全性。

安全焦虑

“2018年新能源汽车发生数起召回事件,逐渐走出里程焦虑的新能源汽车似乎陷入安全焦虑困局。”这是一位新能源汽车装备行业上市公司高管发出的感慨。起火事件频繁进入大众视野,新能源汽车安全问题被提及的频率越来越高。

2018年10月底,国家市场监督管理总局相关负责人称,据掌握的舆情信息,2018年已发生新能源汽车起火事件40余起。鉴于车辆火灾事故可能与电器线路、燃料电池等因素相关,且部分证据在燃烧过程中消失或发生变化,缺陷调查非常困难。截至2018年10月底,该局已组织缺陷产品管理中心启动新能源汽车缺陷调查10起,会同相关部门开展火灾事故现场调查5次,督促相关生产企业实施召回5次。其中,召回涉及5家企业24个车型的3.56万缺陷车辆,缺陷原因多为电控和机械故障。

“正常行驶情况下,电动车极少会发生安全事故,电动车起火一般发生碰撞、静止、水浸等特殊场景。”深圳某大型电池厂商研发工程师告诉中国证券报记者。

该人士指出,单从材料体系来看,新能源汽车起火风险要比传统燃油车高。“锂是碱金属里的活泼金属,电动汽车装载的锂离子电池本身就是一个能量体,发生严重碰撞会有起火危险。而燃油车基本不存在自燃或爆炸风险,即便撞到油箱,油漏出来后,只要没有明火点燃,基本不会发生爆炸。”

“电动车诞生之初,行业对其装载的锂电池活泼性就有预知,所以一直高度重视汽车安全性问题。2018年以来,多起新能源汽车起火事件加大了消费者担忧,社会关注度一下起来了。”她告诉记者。

原国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬强调,新能源汽车起火原因未明,安全性问题更应该得到重视。“到底哪个环节出了问题目前还没有调查清楚,是生产过程中的质量控制?还是后期使用中出现的问题?什么样的场景下会出现问题,现在都说不清楚。”

安全性的担忧随着新能源汽车保有量不断攀升而加大。据中汽协统计,2018全年新能源汽车销售125.6万辆,同比增长61.7%。据平安证券披露的研报,2018年全国新能源汽车保有量达261万辆,占汽车总量的1.09%。从统计情况看,近五年新能源汽车保有量年均增加50万辆。

“随着新能源汽车保有量越来越多,安全事故数量也在攀升。现在发生安全事故的新能源汽车主要是2016年、2017年生产的。随着汽车技术不断提升,起火概率逐步降低,但目前的安全事故比例仍偏高,应该引起行业重视。”业内人士告诉中国证券报记者。

探究原因

业内人士认为,新能源汽车安全事故主要由动力电池热失控造成。上述深圳某大型电池厂商研发工程师指出,热失控是指电池内部短路导致正负极接触,内部温度不断升高引发电池芯体起火,进而蔓延到周围电芯。

“热失控仅仅是结果。电池热失控原因错综复杂,这也是业内认为事故源头难以明确的主要原因。”某券商新能源汽车分析师指出。

严重碰撞和电池过充被认为是引发电池热失控的两大原因。“这两类场景都容易导致热失控。严重碰撞会令电芯变形,导致内短路并引发热失控。另外一种情况是电池过充。正常情况下如果电池过充,BMS(电池管理系统)有断电保护功能。当BMS管理失效的时候,电量驱使锂离子不断聚集最终造成热失控。”一位不愿具名的业内人士指出。

业界在不断反思汽车安全性问题,盲目追求高能量密度成为讨论焦点。

电池的能量密度指的是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。真锂研究首席分析师墨柯指出,按照镍钴锰的比例,三元可以分为523、622、811多个体系。目前市场主流电池体系为523,高镍三元材料(622、811)由于具备高能量密度优势成为行业研发重点。

“从三元材料体系本身来说,镍的含量越高,安全性越来越差。”上述深圳某大型电池厂商研发工程师指出,“能量密度跟安全性相当于杠杆的两端,一端高,另一端就低,很难平衡。随着电池能量密度越来越高,单位体积或质量聚集的能量越大,安全性越来越差,暴露的问题就越多。”

业内人士认为,从市场情况出发,行业确实存在提高能量密度、增加续航能力的内在需求。

续航能力一直被认为是评价新能源汽车性能的关键指标。为了提高续航里程,新能源汽车补贴政策直接与电池能量密度挂钩。根据2018年6月实施的补贴政策,电池系统能量密度补贴门槛由2017年的90Wh/kg提升至105Wh/kg,105(含)-120Wh/kg的车型按0.6倍补贴,120(含)-140Wh/kg的车型按1倍补贴,140(含)-160Wh/kg的车型按1.1倍补贴,160Wh/kg及以上的车型按1.2倍补贴。

“为拿到补贴,很多厂商盲目追求高能量密度,牺牲了部分安全性。前几年我们就很担忧事故风险。”上述业内人士指出。举个例子,乘用车尺寸相对比较小,想要增加里程,只能放更多的电池或排列得更挤。很多电池厂就将安全冷却方式从液冷改为风冷。液冷的冷却效果更佳,但管道、系统占空间,导致电池包能量密度下降。相比之下,风冷系统占据空间小但效果一般,一定程度上增加了安全风险。

该人士同时强调,由于电池开发周期和补贴退坡周期不匹配,盲目追求补贴导致电池验证不足,进而引发安全问题。“补贴退坡的政策周期通常为一年重新发布,一款新的新能源车开发周期包括设计、验证、测试、量产、调试等,单从设计到量产就至少需要一年时间。如果按正常节奏开发,可能上不了最新的补贴目录。这就倒逼行业缩短设计、验证流程,可能留下安全隐患。”

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