迥「燃」不同:專家說現有電池技術無法避免自燃爆炸 - 新聞詳情...

2020-12-06 木倉買車網

[車友頭條-車友號-AutoLab]  文/韋波

在現代純電KONA在加拿大首炸之後，我就曾經預言中國遲早會出現電動車電池爆炸事故。原因很簡單——中國是全球最大的汽車市場，同時也是全球最大的電動車市場，正所謂林子大了什麼倒黴的鳥都有，常在河邊走哪有不溼鞋……這是極大概率沒法避免的事情。

說到底，爆炸不過是更猛烈的燃燒，在電動化進程中，幾乎所有的車企都在交學費。

在今年5月份的時候，國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會針對新能源車發布了三項全新的強制標準，即《電動汽車用動力蓄電池安全要求（GB 18384-2020）》、《電動汽車安全要求（GB 30381-2020）》以及《電動客車安全要求GB 38032-2020》。這三項標準將於2021年1月1日起開始實施。

在新標準中，最核心的內容是電池熱失控5分鐘之內必須發出報警信號。不過有意思的是，這項標準被一些人直接解讀為「動力電池熱失控5分鐘內不起火」——但不管怎麼說，出這麼一個新標準多少有助於提升電動車動力電池安全性吧？

至少有些媒體和消費者是這麼認為的。

對於這個問題，我特意採訪了某地消防中隊指導員吳先生，吳先生絕對是這一領域的專業人士。

他的回答很直接，這條新標準僅僅是給車內乘員留出了更充裕的逃生時間，對於電池安全並沒有任何幫助。更何況在吳先生統計的電動車燃爆事故中，絕大多數案例發生的時候車上並沒有人。

按照吳先生的話說，所謂的「5分鐘警報」就是多此一舉——在車上看到冒煙起火或聞到焦糊味，你還會呆在車上等警報響嗎？目前，還沒有電動汽車在非事故條件下自燃燒死車內人員的案例。

至於電動車在事故中發生燃燒導致的傷亡並不能說明問題，畢竟燃油車在事故條件下也有燃燒的可能性。

吳先生表示，這項標準就好比是說拉掉手榴彈拉環的時候必須要看到冒煙，你看到白煙之後就明白幾秒鐘之後手榴彈會爆炸，但是卻無法阻止。

在今年5月份發布的新標準中，還推薦了兩種熱失控觸發方法即「針刺法」和「加熱法」。在吳先生看來，這兩種由外及內的物理方式也很難模擬出真正的電池熱失控，畢竟電池熱失控的本質是由內及外的。

電芯內部，恰恰是熱監控的難點所在。如果車企或供應商真有技術手段能對電芯內部實施熱監控，那麼就意味著有技術能力杜絕電動車電池自燃或爆炸，這麼一來，所謂「電池熱失控5分鐘之內必須發出報警信號」的新標準，也就沒有出臺的必要了。

新標準的出臺，恰恰暴露了工程師們在電池安全方面的一籌莫展。說到底，這是目前鋰電池的技術現狀所決定的。

眾所周知，就目前最常見的「乾電池」而言，其實也是會漏液的。所謂的「液」就是電解液。日本索尼公司在1991年率先將鋰離子電池引入商業應用，鋰電池技術發展到現在——不管是18650、811或是比亞迪的磷酸鐵鋰刀片電池，通通都屬於液態鋰電池。

傳統液態鋰電池在大電流充電狀態下，鋰離子在還原時可能形成冰稜狀的金屬鋰，這就是所謂的「鋰枝晶」；運氣不好的話，鋰枝晶就會刺破隔膜導致短路，從而引發高溫——這就解釋了為何大部分電動車自燃和爆炸事故是在充電過程中發生的。

你可以將鋰枝晶產生的過程想像成水凍成冰的過程——如果瓶子裡的水裝太滿，凍成冰之後就會把瓶子撐破了。

電池能量密度越大，充電功率越大，就越容易引發鋰枝晶穿刺短路。所以，吳先生表示，如果從安全角度出發，他個人認為傳統三元鋰（液態）電池是不適合用在電動車上的。

相對而言，固態鋰電池將成為更安全的動力解決方案。當然了，這並不是說固態鋰電池不會產生鋰枝晶，只不過其電解質為固態，在高溫下不會出現電解液的氣化甚至是氧還原，鋰枝晶穿刺導致短路熱失控的概率要低很多。

這還不是最重要的。固態鋰電池不需要使用隔膜和電解液，相對於傳統三元鋰電池可以降低40%的體積和25%的重量。而固態電解質可以極大縮短正負極之間的距離，甚至可以達到微米級，如此一來電池的厚度就能大大地降低，從而可以讓電芯實現小型化和薄膜化。

此外，即使是脆性的固態陶瓷電解質，在微米級條件下也是可以彎曲的，這讓固態電池更加柔性，可以實現更多的封裝設計——例如覆蓋在「引擎蓋」下方，天花板內側、門板內側等等，而且單個電芯之間的散熱冗餘也會更大。

這就是說，固態電池可以傳導更大的電流，可以實現更大的電池容量，而且還不需要額外增加溫控管路。在相同容量前提下，固態鋰電池包無論是體積還是重量都會更低，這就意味著工程師可以針對電芯的排列規劃出安全艙——這其實就是現代艦船「水密艙」的概念，一旦某個艙室進水，將這個艙室單獨關閉即可，不會影響到整艘船。

同理，如果某個電芯出現了熱失控，系統只要將其所在的「安全艙」關閉隔離，並自動降溫滅火即可。從安全角度說，安全艙內的電芯數量當然是越少越好。

聽起來現在的三元鋰電池也可以採用這套技術啊！

問題其實不在於技術本身，而在於電池的體積。以搭載三元鋰電池的電動車為例，如果要針對每四個電芯單獨設立安全艙，那麼在電池包體積不變的前提下，其續航力可能要縮水一半，這是車企不願意承受的。

說到底，安全艙技術並不高深，只不過需要佔用大量空間，而固態鋰電池相對於傳統三元鋰電池的最大優勢，就是可以省出大量富餘空間留給安全艙的設計。

從目前情況看，固態電池的成本是個大問題。不過未來隨著材料科技的進步以及規模化生產，固態電池的成本預計在5年後會降至目前三元鋰電池的水平。目前掌握固態電池技術最成熟的車企是豐田，豐田準備在2020東京奧運會上推出搭載固態電池的通勤電動巴士，結果由於疫情原因，這輛車估計要明年才能看見了。不過依據豐田的e-TNGA電動計劃，可能會在2025年將固態電池引入量產。

未來電動車的核心競爭力或許不是「百公裡加速4秒」或是706公裡的超長續航了，而是智能化，還有就是固態電池。（文/車友號 AutoLab）

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