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新能源汽車(chē)起火頑疾為何久治難愈?

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近日,應(yīng)急管理部消防救援局發(fā)布的一季度數(shù)據(jù)顯示,接報(bào)各類交通工具火災(zāi)1.9萬(wàn)起,其中,新能源汽車(chē)640起,同比上升32%,意味著平均每天發(fā)生超過(guò)7起新能源汽車(chē)火災(zāi)。

近日,應(yīng)急管理部消防救援局發(fā)布的一季度數(shù)據(jù)顯示,接報(bào)各類交通工具火災(zāi)1.9萬(wàn)起,其中,新能源汽車(chē)640起,同比上升32%,意味著平均每天發(fā)生超過(guò)7起新能源汽車(chē)火災(zāi)。而近期在我國(guó)臺(tái)灣省發(fā)生的一起交通事故也引發(fā)了廣泛關(guān)注,一方面是因?yàn)轳{駛車(chē)輛出事故的是知名藝人林志穎;另一方面,發(fā)生事故的是一輛特斯拉電動(dòng)汽車(chē),并在碰撞后起火,再度引發(fā)了公眾對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)安全的擔(dān)憂。

新能源汽車(chē)更易起火?

盡管和傳統(tǒng)燃油車(chē)相比,新能源汽車(chē)三個(gè)月起火640起不是很高比例,但在探究原因時(shí)仍需要仔細(xì)分析。首先,一季度全國(guó)基本處于冬季和春季,高溫地區(qū)極少,新能源汽車(chē)起火很難與高溫聯(lián)系起來(lái)。其次,發(fā)生火災(zāi)的車(chē)型幾乎涉及各個(gè)品牌,無(wú)論是名不見(jiàn)經(jīng)傳的品牌還是號(hào)稱永不著火的品牌,都有起火事故發(fā)生。第三,這些起火事故以自燃為多數(shù),部分起火事故是由于碰撞導(dǎo)致。

事實(shí)上,近年來(lái)每到夏季高溫天氣,新能源汽車(chē)自燃事故就常見(jiàn)于報(bào)端。包括吉利、長(zhǎng)城歐拉、威馬、廣汽埃安等多個(gè)新能源汽車(chē)品牌均發(fā)生過(guò)碰撞起火或者自燃事故。新能源汽車(chē)碰撞后發(fā)生起火事故也不在少數(shù),比如2021年7月30日,一輛蔚來(lái)EC6在上海浦東新區(qū)臨港大道上撞上石墩后,車(chē)輛損毀嚴(yán)重并發(fā)生自燃,此次交通事故由于造成了車(chē)主身亡而備受矚目;2021年11月11日,一輛理想ONE追尾一輛蔚來(lái)EC6后車(chē)頭燃起大火,前機(jī)艙嚴(yán)重?zé)龤?hellip;…

多起引發(fā)公眾關(guān)注的新能源汽車(chē)起火事故,讓人們產(chǎn)生了新能源汽車(chē)比燃油車(chē)更易起火的印象,這種印象是否真實(shí)?、

一家動(dòng)力電池企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人何進(jìn)(化名)在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)表示,這種說(shuō)法確實(shí)有一定道理。因?yàn)閭鹘y(tǒng)燃油車(chē)如果油箱沒(méi)有損壞泄漏,一般不會(huì)發(fā)生燃燒。而電動(dòng)汽車(chē)如果發(fā)生短路就會(huì)增加起火的概率,一般車(chē)禍都會(huì)導(dǎo)致底盤(pán)電池部位受損甚至變形嚴(yán)重,短路在所難免。

在7月22日舉辦的2022世界動(dòng)力電池大會(huì)“全球先進(jìn)動(dòng)力電池前瞻技術(shù)突破”分論壇上,歐盟科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、國(guó)家“937計(jì)劃”首席科學(xué)家孫金華給出了一組數(shù)據(jù):目前,電動(dòng)汽車(chē)著火率約為0.03%,略高于傳統(tǒng)燃油車(chē)。

不過(guò),在全國(guó)乘用車(chē)市場(chǎng)信息聯(lián)席會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)崔東樹(shù)看來(lái),盡管新能源汽車(chē)火災(zāi)事故數(shù)量同比增長(zhǎng)了32%,但必須看到我國(guó)新能源汽車(chē)保有量在以更快速度攀升這一事實(shí)。“目前火災(zāi)事故的上升并沒(méi)有新能源汽車(chē)保有量增長(zhǎng)那么快,整體上看,新能源汽車(chē)安全性也在呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)。”崔東樹(shù)表示。

電池百人會(huì)理事長(zhǎng)、中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)于清教在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)表示,“近年來(lái),新能源汽車(chē)起火事故屢見(jiàn)報(bào)端,而我也一直在強(qiáng)調(diào),起火并不代表新能源汽車(chē)更容易起火爆炸,任何車(chē)輛自燃都存在一定的偶發(fā)性,新能源汽車(chē)增量迅速同時(shí)作為新生事物,使得一些安全問(wèn)題備受關(guān)注。”

為何“受傷”的總是新能源汽車(chē)

“目前新能源汽車(chē)的起火原因主要可歸為兩類:一是電器線路短路導(dǎo)致的起火;二是電池內(nèi)部短路導(dǎo)致的起火。其中電池內(nèi)部短路的成因包括部件老化、電池?zé)崾Э?、過(guò)度充電。此外,如果汽車(chē)在碰撞的時(shí)候使電池組變形,可能導(dǎo)致電池的隔膜破裂和內(nèi)部短路,容易因易燃電解液泄漏而引發(fā)火災(zāi)。”何進(jìn)表示。

與傳統(tǒng)燃油車(chē)相比,新能源汽車(chē)最大的不同是背上了沉重的電池包,這也是大部分新能源汽車(chē)起火事故的源頭。據(jù)孫金華介紹,動(dòng)力電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜材料、電解質(zhì)等材料構(gòu)成,其本質(zhì)就是氧化劑和可燃劑等化學(xué)物質(zhì),很容易發(fā)生起火事故。一般來(lái)說(shuō),電池的正常使用溫度在40℃以下。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)熱和電化學(xué)熱建立熱電耦合的熱失控預(yù)測(cè)模型不難看出,電池的初始熱量是充放電循環(huán)等物理熱積累,如果不能及時(shí)導(dǎo)走熱量,會(huì)誘發(fā)熱失控反應(yīng)。簡(jiǎn)單而言,即電池內(nèi)累積的熱量如果無(wú)法及時(shí)散出,電池溫度超過(guò)安全閾值時(shí),就會(huì)導(dǎo)致熱失控反應(yīng)。

新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)獨(dú)立研究者曹廣平介紹,新能源汽車(chē)一旦發(fā)生火災(zāi)尤其是電池著火后,火災(zāi)的危險(xiǎn)性和撲滅難度就更大。這主要是因?yàn)殡姵仄鸹鹑氐膮⑴c方式與燃油車(chē)不同,要想控制住這三要素中的任何一個(gè)都非常難。鋰離子電池的主要材料與燃油一樣都是可燃物,但除了都存在燃燒產(chǎn)生的熱能外,電池的正、負(fù)極短路放電還產(chǎn)生大量歐姆熱,因此電池更難降溫。電池結(jié)構(gòu)比著火的油箱口或者流淌火更為復(fù)雜,消防員對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行降溫并不容易。除了控制住可燃物、起火能量溫度外,想控制住電池火災(zāi)的氧氣也非常困難。與燃油起火不同的是,電池電解液是更為復(fù)雜的含氧有機(jī)物,受熱時(shí)自身就能放出氧氣,因此即使外部覆蓋泡沫隔絕空氣,內(nèi)部仍進(jìn)行氧化燃燒。因此電池火災(zāi)撲滅的難度要比燃油起火更大,引燃周邊車(chē)輛等的可能性以及損傷也更大。另外,新能源汽車(chē)不同于燃油車(chē)的一點(diǎn)是,在靜置長(zhǎng)時(shí)間過(guò)度充電時(shí)或電池在碰撞事故中受損后,起火的可能性較大。而電池托底后引起的火災(zāi)隱患,可能會(huì)隱藏很長(zhǎng)一段時(shí)間。

永不起火能否實(shí)現(xiàn)

記者了解到,目前包括廣汽、比亞迪、長(zhǎng)城、嵐圖、極氪等車(chē)企,以及寧德時(shí)代、欣旺達(dá)等電池供應(yīng)商相繼推出了“不起火”或“不爆炸”的動(dòng)力電池解決方案。車(chē)企爭(zhēng)相發(fā)布安全性能更高的動(dòng)力電池產(chǎn)品的同時(shí),有的甚至喊出了“永不起火、永不爆炸”的口號(hào),不少車(chē)企宣稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電池“不起火、不爆炸”技術(shù)。

但是,企業(yè)的宣傳和公眾看到的實(shí)際情況并不一樣。

何進(jìn)認(rèn)為,電池原材料的基本屬性決定了電池本就自帶易燃易爆的特質(zhì),電芯中的極片、電解液等部件含有鋰、鎳等多種活性元素,這類元素在接觸空氣后不可避免地會(huì)發(fā)生爆炸。此外,動(dòng)力電池本身涉及復(fù)雜的化學(xué)變化,是一個(gè)有“生命”的個(gè)體。在動(dòng)力電池生產(chǎn)出來(lái)以后,初期可能滿足各方面的標(biāo)準(zhǔn),但經(jīng)過(guò)幾年的使用,內(nèi)部會(huì)發(fā)生變化。比如,動(dòng)力電池在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶,鋰枝晶多了之后會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致短路,進(jìn)而導(dǎo)致熱失控、熱擴(kuò)散,最終導(dǎo)致電池包燃燒甚至爆炸。“電動(dòng)汽車(chē)自燃現(xiàn)階段恐怕無(wú)法從根本上杜絕。如果想無(wú)限接近‘杜絕’,只能通過(guò)不計(jì)成本地使用高端材料,同時(shí)接受較低的能量密度。但是那樣的產(chǎn)品由于成本原因無(wú)法量產(chǎn),也不會(huì)被市場(chǎng)認(rèn)可。”何進(jìn)說(shuō)。

值得一提的是,何進(jìn)也提出了他的質(zhì)疑:“為什么一些企業(yè)的電池在實(shí)驗(yàn)室中能夠不起火不爆炸,但是在實(shí)際裝車(chē)后,卻避免不了起火,這其中是否存在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品和量產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量不統(tǒng)一的情況?”

于清教也表示,從化學(xué)屬性以及市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看,可以說(shuō)目前沒(méi)有100%的方案能解決電池包起火問(wèn)題。但他也指出,目前業(yè)內(nèi)也致力于解決動(dòng)力電池安全痛點(diǎn),相信在車(chē)企、電池企業(yè)、材料端等多方共同努力下,新能源汽車(chē)將更安全、更高質(zhì)、更高效。

曹廣平表示,提高動(dòng)力電池的安全性是一個(gè)長(zhǎng)期的“漸進(jìn)結(jié)合突然進(jìn)步”的過(guò)程。目前電池安全的研究和設(shè)計(jì)方向包括使用活性較低的電池正負(fù)極材料、電解液添加其他材料以及開(kāi)發(fā)半固態(tài)或固態(tài)電池等。

降低起火風(fēng)險(xiǎn)和危害

可以看到,業(yè)內(nèi)的普遍觀點(diǎn)是新能源汽車(chē)由于動(dòng)力電池的化學(xué)特性短期內(nèi)無(wú)法保證100%的安全,那么,如何盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)和危害就成為當(dāng)前行業(yè)考慮的重點(diǎn)。

孫金華介紹,當(dāng)前動(dòng)力電池安全防控技術(shù)主要圍繞三個(gè)層面:首先,從材料和工藝等角度提升電池安全性。例如研發(fā)出難燃和不燃的電解液、更高熔點(diǎn)的隔膜甚至是無(wú)機(jī)隔膜等,或是提高正極材料的穩(wěn)定性,防止與電解液發(fā)生反應(yīng)。其次,電池使用過(guò)程中的安全,及時(shí)進(jìn)行熱失控預(yù)測(cè)預(yù)警。針對(duì)一系列電池?zé)崾Э氐脑囼?yàn),提取可能用于電池?zé)崾Э氐膮?shù)、閾值等,再結(jié)合熱失控模型,孫金華教授團(tuán)隊(duì)突出了三級(jí)基于多參數(shù)融合電池火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù),分別為第一級(jí)故障預(yù)警,第二級(jí)熱失控預(yù)警,第三級(jí)火災(zāi)報(bào)警。

最后,研發(fā)高效滅火和抗復(fù)燃技術(shù)。據(jù)介紹,目前業(yè)內(nèi)已研發(fā)出兼具化學(xué)滅火功能和物理降溫功能的滅火劑,并針對(duì)動(dòng)力電池火災(zāi)的特性,開(kāi)發(fā)出滅火藥劑釋放程序控制方法,實(shí)現(xiàn)了帶電電池系統(tǒng)的快速滅火,并解決了電池降溫和抗復(fù)燃問(wèn)題。

孫金華認(rèn)為,要發(fā)展本質(zhì)安全型動(dòng)力電池,未來(lái)要進(jìn)一步從電池材料、全電池系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝方面提高安全性能。另外,要研究新型高性能、高安全的電池,比如固態(tài)電池、鈉離子電池等,并研發(fā)早期故障診斷與熱失控精準(zhǔn)預(yù)測(cè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)隱患事故的早期處置和事故預(yù)警,做到靶向性推測(cè)出電池包中具體哪一個(gè)電池出現(xiàn)故障。最后,要發(fā)展智能一體化的安全防控技術(shù),即集熱管理、故障診斷、熱失控預(yù)警、滅火協(xié)同的智能一體化安全技術(shù),形成高效熱管理智能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和快速處置,最后實(shí)現(xiàn)高效、清潔滅火。

提高新能源汽車(chē)安全性,除了要在動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)上努力之外,加強(qiáng)用戶對(duì)新能源汽車(chē)安全性的認(rèn)知,使其的使用更加科學(xué)、合理也十分必要。

于清教表示,發(fā)展新能源汽車(chē)已成為必然趨勢(shì),為防患于未然,新能源車(chē)主在選車(chē)、用車(chē)方面都要有諸多考量。用車(chē)方面,首先要做的就是定期“體檢”,周期性地對(duì)車(chē)輛線路、動(dòng)力電池及電機(jī)等進(jìn)行相應(yīng)檢查保養(yǎng),確保車(chē)輛線路正常良好。其次,要把握充電時(shí)間和充電頻次,避免過(guò)充或長(zhǎng)期虧電,以免影響電池狀態(tài)和使用壽命。最后,車(chē)輛發(fā)生外部碰撞后建議到正規(guī)4S店做一次安全檢查,確保電池等可能引起自燃事故的部件完好無(wú)損。

目前國(guó)家最新的《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》中明確提出,當(dāng)電池發(fā)生熱失控以后,電池不能起火爆炸,要留出5分鐘給乘客逃離。對(duì)此,汽車(chē)電子工程師朱玉龍建議,這個(gè)數(shù)據(jù)還需要延長(zhǎng)到30分鐘以上,新能源汽車(chē)出現(xiàn)熱失控報(bào)警,需要第一時(shí)間通知應(yīng)急消防部門(mén),如果車(chē)主可以操作把車(chē)停到緊急車(chē)道,然后開(kāi)門(mén)讓乘客下車(chē)。千萬(wàn)不要慌張,出現(xiàn)熱失控報(bào)警,需要第一時(shí)間處理并停車(chē)。

新能源汽車(chē)起火

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