锂电着火、氢气爆炸,新能源汽车到底安不安全?

2018-12-20 09:57  来源:氢云链  浏览:  

12月15日万钢在《人民日报》撰文再次表明发展新能源汽车是国家战略!我国新能源汽车全面替代燃油车已是定局!以电动车为例,2018年,在国内车市整体下滑的情况下,电动车销量逆势上升,未来交通电气化带来的新能源汽车市场空间巨大。
 

图1 国内新能源汽车销量

 
 

然而,随着电动车销量火爆,电动车起火事故也越来越多。据不完全统计,截止到今年10月份,国内就有40多起电动汽车起火事故,考虑到国内电动车保有量在200万辆左右,这40起事故已经足够引起消费者对电动车安全性的恐慌。新能源汽车到底安不安全?上述锂电着火原因究竟是电动车技术不够安全,还是电池企业生产不过关导致?

图2 电动车起火事故盘点

 
 

受锂电着火负面影响,消费者对氢燃料电池汽车也充满恐惧,如网络上流传的天然气汽车爆炸视频、辛登堡飞艇氢气爆炸的惨烈画面等,让消费者心惊胆战,常常是谈氢色变!虽然丰田、巴拉德已经对氢燃料电池汽车的安全技术做过十分详细报道,国外也有多年整车安全运营经验,但这些还不足以完全消除普通费者内心疑虑!氢燃料电池汽车中高达35MPa甚至70MPa的储氢罐压力会不会爆炸?尤其在极端碰撞(见图3),如高速公路两车相撞、大卡车追尾的极端情况下,氢燃料电池汽车是不是比燃油车更不安全?这些问题是网络、论坛和业内工程师之间讨论最多的话题。

图3 碰撞车祸

 
 

虽然中国新能源汽车是世界电动车发展潮流领跑者,但相比国外汽车强国的百年积淀,我们还在路上,或者说万里长征只走了第一步。中国电动车正在面临市场化考验,中国氢燃料电池车也正在接受产业化检验。氢云链问卷调查结果显示,相比续航里程不足,新能源汽车用户真正的焦虑点是安全隐患!如何让消费者接受或者理解新能源汽车跟燃油车一样安全,是实现电动车市场化、氢燃料电池车产业化的基本前提。为此,本文专门讨论上述锂电着火、氢气爆炸这两个新能源汽车安全问题,给普通消费者分析下新能源汽车到底安不安全。

我们先看一下锂电自燃危险来源。

 

锂电池汽车着火通常发生在以下四种情况:

 

1)充电过程中燃烧;2)电池行驶或放置过程中发生的燃烧;3)汽车事故引发的燃烧;4)涉水引发的燃烧。这四种场景中,充电过程中的燃烧是最为常见的。

 

锂电池汽车着火原因可以概括为以下三类:

 

(1)机械电气问题,如碰撞、穿刺、浸水、引燃等。碰撞会导致锂电池内部结构损坏或外壳破损,严重情况下会导致锂电池的电极暴露在空气中;穿刺会导致隔膜破损,导致内部短路;浸水后若水进入电池,会与锂发生剧烈的化学反应。

 

(2)电化学和产品质量问题,比如过充过放、过热、内部短路。过充过放容易造成膨胀鼓包、电极析锂刺破隔膜等;过热可能由于热管理失效引起,短时间内电池释放大量热量导致热失控;内部短路则是由于内部结构破损引起。

 

(3)厂商和消费者的问题,如厂商为了减少成本,降低生产安全要求,偷工减料,防护措施不到位,或是为了追求补贴,缩短电池产品测试验证时间,技术验证周期偏短导致了技术验证不足、工程解决方案不成熟。而消费者私自改装,使用和保养不当,也会增加电池着火风险。

 

 

 

如何解决目前锂电池汽车的着火问题?

 

(1)高安全性的固态电池技术:固态电池最大优点是电解质为固体,没有漏液、挥发、膨胀的风险,其高机械强度能够阻止锂枝晶穿透造成内部短路,并且可以将负极的锂与空气隔绝,可以大幅提高安全性能,从而解决锂电自燃问题。

 

(2)提高BMS,热管理系统水平:通过持续性提高BMS水平可以解决电池过充过放问题,改进热管理系统可以解决电池过热问题,从而解决锂电自燃问题。例如增加电池的监控传感器,空冷系统改为水冷等。

 

(3)加强产品监管和追责力度:加强电池产品、汽车产品出厂安全检测,提高事故追责力度可以大幅降低厂商生产方面的问题。尽可能杜绝锂电自燃问题。

 

综上,未来固态电池技术能否解决当前电池着火的问题,要取决于技术水平、厂家品控、监管力度等各方面因素。

 

氢燃料电池方面,人们质疑35/70MPa的储气罐爆炸是因为相关知识匮乏,对氢燃料当前的技术水平、产业标准、性能指标没有明确的认识。下面大体介绍下氢燃料电池在安全方面的现状:

 

(1)产业标准:在车载储氢系统领域内,早已存在各种标准,包括我国的国标、ISO标准、美国SAE标准、日本JIS标准等。标准中不仅定义了压力数据,同时也规范了安全性能(具体安全性能包括应力、腐蚀、泄漏、震动等规范及实验方式),在标准层面已经保证了安全。

 

(2)阀门自动控制系统:氢燃料电池汽车使用的氢气浓度比为99.99%,远高于遇明火爆炸的4.0-75.6%浓度比,如果遭遇来自外界的明火燃烧,系统则会自动关闭多级阀体。当车载检测系统侦测到储氢罐或管路出现氢燃料泄漏,控制系统会即刻关闭氢气输出,避免与氧气混合,确保不会自燃。

 

(3)储氢罐结构设计及应急处理系统:储氢罐本身也有着很高的强度,以丰田Mirai为例,储气罐由三层结构组成,最内层材料是高强度聚合物,中层是强化碳纤维和高强度聚合物的混合材料,外层是玻璃纤维和高强度聚合物的混合材料,静止状态下不会由罐壁泄露氢气,即使受到枪击被贯穿之后也能保持瓶体结构,使氢气泻出而不爆炸;在车辆着火的时候,一个叫易熔塞的阀门会受热熔化,强制性地按照一定速度排出氢气。

 

图4 丰田mirai监控方法

 
 

由于氢气有快速逃逸的特性,泄压后就不易燃烧或爆炸。因此有业内人士提出,在极端汽车碰撞冲击情况下,可以通过监控关键部件加速度等指标,通过系统确认发生碰撞之后开启泄压阀释放氢气、降低气罐压力来避免爆炸。目前来看,实现量产的氢燃料电池安全技术成熟,使用安全有保障。丰田mirai工程师在访谈中甚至公开保证,丰田氢燃料电池汽车在时速80公里碰撞,气罐绝对不会爆炸。

锂电着火、氢气爆炸,新能源汽车到底安不安全?

 

通过以上分析可知,锂电着火不是技术问题,而是与厂家的品控和设计缺陷有关,例如,宁德时代、比亚迪电池两者在市场占比达60%以上,却很少听到电池着火事故发生(哪些电池会着火这里不点名)。下一代固态电池技术安全性会大幅提高,基本会消除锂电自燃现象。

相比之下,氢燃料电池安全技术已经成熟,全世界已经有数千辆日本丰田未来的乘用车在路上运营,大部分分布在美国和日本市场。就目前来看,这款车型还没有收到一例因为氢气爆炸恶性事故发生的信息,对比特斯拉刚上路面时频频发生着火事故的情况,推测丰田mirai的安全性达到安全使用要求,至少与燃油车一样安全,甚至更安全。(玖牛研究院)  (作者:风氢扬,管理学博士)

 

 

免责声明:本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。
相关推荐
动力电池与底盘高度集成是大势所趋?

动力电池与底盘高度集成是大势所趋?

在不久前落下帷幕的第十届全球新能源汽车大会上,宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁项延火透露,该公司将于2025年前后正式推出高度集成化的CTC(Cellto Chassis)电池技术。
两会前瞻 | 盘点两会代表的储能 +新能源汽车提案

两会前瞻 | 盘点两会代表的储能 +新能源汽车提案

碳中和、碳达峰确定目标下,在此过程中扮演重要角色的锂电池发展迅猛。2021年全国两会召开在即,围绕锂电池、新能源汽车、储能相关的提案也备受关注。
两会前瞻 | 网易丁磊:推动新能源汽车电池标准化

两会前瞻 | 网易丁磊:推动新能源汽车电池标准化

3月3日,全国政协委员、网易公司首席执行官丁磊在今年两会提案中围绕数字文化强国建设和重点民生建言献策,涉及数字文旅高质量发展、数字音乐文化传承、新能源汽车电池标准化等多个方面。
我国新能源、芯片、5G等产业发展形势如何?——工信部回应热点话题

我国新能源、芯片、5G等产业发展形势如何?——工信部回应热点话题

田玉龙认为,在完善的制造体系、强大的配套能力和巨大的市场潜力有力支撑下,2021年,我国工业经济发展趋势总体向好,但也面临挑战,全球疫情走势、经济形势仍具有不确定性,全球产业链供应链也存在断供、断链风险。
中国企业在关键材料上的技术突破,不仅让动力电池这颗“心脏”更加强劲

中国企业在关键材料上的技术突破,不仅让动力电池这颗“心脏”更加强劲

动力电池,被称为新能源汽车的“心脏”。10多年技术储备,3年攻关,一朝突破……这是一家中国企业为研制动力电池的关键材料单晶三元材料而走过的历程。中国企业在关键材料上的技术突破,不仅让动力电池这颗“心脏”更加强劲,也充分彰显了我国新能源汽车产业蓬勃发展的好势头。

推荐阅读

热文

关于我们 | 广告服务 | 联系我们 | 免责声明
京ICP备16023390号-2 Copyright © 能源界 服务台:010-63990880