图注:众多企业和研究机构对电动汽车起火事件进行研究
设计、制造等环节何以问题百出?
从材料、隔膜、粘接剂、结构、封口到生产工艺、生产过程控制等等因素都有可能最终引发电动汽车的着火事故,如此复杂多样的诱因又是如何产生的?“主体原因我们认为是产品质量问题。产品质量问题就是指产品在设计、制造、验证、使用过程中没有严格遵守相关技术标准和规范。”欧阳明高如是表示。
从设计角度看,不少新能源汽车从业者对“车规级”动力电池的理解非常有限。在2019首届中国国际电动汽车安全技术创新大会上,中国汽车动力电池创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子冬指出,不少企业都是先生产常规的动力电池,然后看在车上往哪里安装合适,有的甚至哪里能“塞”就“塞”哪里,而非根据车的需要重新设计动力电池。这一点在前几年的新能源汽车产品上表现得尤为突出。而且,车规级电池看的是系统的综合性优势,而非单体的某个指标表现突出。
这种理解缺陷也直接导致了对车用动力电池可靠性的认识偏差。清华大学锂离子实验室主任何向明认为,事故多发的主要原因是产品可靠性不高,很多电池厂根本不考虑电池这种产品的可靠性(就去做),在很多人的概念里就是实验室的电池,不是一个工业产品。
在降成本的重压之下,近两年动力电池价格的年均降幅达20%-30%。王子冬指出:“低成本不是用便宜的材料造东西,而是要找到低成本的方法,满足电动汽车的参数状态,满足回收方便性、电池梯次利用等一系列问题。”而一些企业恰恰没有找对方法,例如有的企业为降低电池的成本及重量,甚至将隔膜的厚度降至原来的五分之一左右,有的电池产品在设计时就没有考虑调温系统,诸如此类设计阶段就存在的缺陷大大增加了安全风险。
据国家市场监督管理总局质量发展局副局长王赟松透露,在已经发生的召回案例中,涉及新能源汽车的数量为12.3万辆。其中,受调查影响引发的召回11.6万辆,占新能源汽车召回总数的94.3%。截止2019年6月,国内新能源汽车保有量已经达到344万辆。而在引发召回的缺陷中,三电系统占比达50%,制动系统占比紧随其后(40%)。而导致三电系统缺陷的原因中,4成源自设计,6成源自制造;导致制动系统缺陷的均为制造原因。
从制造层面看,一致性是当前动力电池面临的重大问题。“动力电池生产的一致性非常重要,过去几年国内动力电池的合格率并不高,但却一块不剩全部都流入行业。”蔡团结的这一担心正缘于此。
电芯的一致性问题给电池企业和整车企业带来不小的困扰,因为其性能的优劣决定着电池组整体水平,能直接影响电池组的寿命、安全以及动力电池的制造成本和维护成本。而影响电芯一致性的因素较多,原材料、生产过程、BMS系统乃至出厂检验都可能是问题之源。
但动力电池的一致性问题不仅限于电芯层面,王子冬指出:“实际上很多不是电池厂的问题,电芯一致性差的问题占比可能只有10%,60%的问题源于电池组合当中的不一致,还有30%与充电有关。因此让电池的单体、模块、成品能够步调一致地工作是很难的事。”
测试验证何以严重不足?
如果产品在设计制造环节存在问题,后续的测试及验证环节为何没有及时发现?
欧阳明高认为,“首先,电池产品测试验证不足。有些企业盲目追求高比能量密度,缩短了测试验证时间;有时为缩短开发周期采用物理的改进方法,导致安全性能下降。其次,电池测试验证手段不完善,不能反映实车使用条件,大部分企业没有建立企业内部电池安全测试标准。”