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新能源汽车"加粗"安全底线 电池安全不断升级

2020年06月12日09:36  来源:经济参考报

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  6月8日,工信部发布开展新能源汽车安全隐患排查的通知,要求新能源汽车生产企业及动力电池供应商在今年10月底前完成对生产的新能源汽车的安全隐患排查工作。

  安全问题一直是新能源汽车备受关注的焦点。进入5月以来,连续发生的数起新能源汽车自燃事件,再一次将市场的目光聚焦到新能源汽车的安全问题上来。事实上,作为新能源汽车安全的核心,动力电池的安全技术持续升级,并且已从单体安全转向系统安全,不断“加粗”新能源汽车的安全底线。

  重点排查动力电池

  据了解,这次被业界称为“史上最严”的排查,重点是对已售车辆、库存车辆的防水保护、高压线束、车辆碰撞、车载动力电池、车载充电装置、电池箱、机械部件和易损件开展安全隐患排查工作,并根据车辆实际情况,采取有效技术手段,降低车辆起火风险。

  从工信部发布的新能源汽车安全排查工作检查参考表来看,此次安全隐患排查主要内容就是动力电池部分,其中包含外观检查、软件诊断、气密性检测、开箱检查及换件等。

  事实上,进入5月以来,政策层面在新能源汽车安全方面的力度不断加大。5月上旬,工信部组织制定的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》《电动汽车安全要求》《电动客车安全要求》三项强制性国家标准正式发布,并将于2021年1月1日起开始实施。

  据了解,这三项强制性标准以我国原有推荐性国家标准为基础,与我国牵头制定的联合国电动汽车安全全球技术法规全面接轨,进一步提高和优化了对电动汽车整车和动力电池产品的安全技术要求。

  5月26日,工信部又专门召开会议加强新能源汽车国家标准的执行,要求所有新能源汽车产品均符合国家标准。

  这些政策对于新能源汽车车用动力电池的安全问题强调的最为突出。在优化电池单体、模组安全要求的同时,重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求等。试验项目涵盖系统热扩散、外部火烧、机械冲击、模拟碰撞、湿热循环、振动泡水、外部短路、过温过充等。

  电池安全不断升级

  针对电池安全问题,各新能源汽车厂家和电池生产企业一直在不断地进行探索和尝试,通过不同的技术路线、不同的产品等,不断提高车用动力电池的安全性。

  目前,在动力电池领域占主流地位的是磷酸铁锂电池和三元电池,其余如钛酸锂、锰酸锂等也有一定应用,而包括固态电池、镁电池、无钴电池、氢燃料电池等一些新体系电池也处于研发或探索阶段。

  技术路线是市场和用户的共同选择。由于新能源汽车应用领域广、应用场景多,对动力电池的需求也是多元的。铁锂电池是我国的特色,具备高安全、长寿命等特性,主要在电动客车、物流车等商用车领域应用。而三元电池能量密度高,可有效解决私家车用户的里程焦虑,目前已经成为全球新能源乘用车的主流方案。

  正因为如此,众多整车企业和电池生产企业基本都保持着各种技术路线并行前进的状态。在铁锂电池、三元电池大批量投入市场的同时,其他技术路线的预研和技术储备同时进行。以目前国内车用动力电池市场占有量最高的宁德时代为例,其三元电池和铁锂电池的生产和销售均处在行业前列,并保持着对其他电池技术路线的技术优势。

  随着研发投入的不断加大,各种电池技术路线也在不断升级,补齐短板。针对铁锂电池能量密度低的弱点,比亚迪推出了刀片电池,通过结构的变化使同体积铁锂电池的能量有了大幅提升。而针对三元电池稳定性低的问题,宁德时代经过多年研发,独创了“控短路”安全技术。在三元电池遭受针刺等外部金属异物猛烈穿刺或冲击而进入电池内部的情况下,也能保证不发生大电流内短路,从而不引发电池热失控。

  2017年,宁德时代针对某欧洲车企提出的能通过针刺测试的高能量密度三元电池单体技术的要求,在全球率先攻克了高能量密度三元电池针刺问题,并由客户送到德国莱茵TUV检测认证。报告结果显示,在针刺实验中,三元电池实现了不起火、不爆炸,电池温度也只有35.1℃。

  宁德时代的最新消息显示,其已经研发出一种使用年限长达16年,行驶里程达到200万公里的电池,并且随时可以投入市场,价格只比目前电动车的电池贵10%左右。而目前一般电动汽车中所使用电池行驶里程只有约24万公里,使用年限仅为8年。

  随着国内企业电池技术的不断提升,更多国际品牌开始选择国产电池。目前,宁德时代已经与特斯拉达成合作,为其上海工厂生产的Model 3汽车提供电池。此外,宁德时代与宝马、奥迪和保时捷也一直进行着合作。

  重心转向系统安全

  在动力电池技术不断升级的同时,新能源汽车的安全重心也由电池技术安全逐渐转向系统安全。

  我国车用动力电池安全标准已经经历了多次的升级和规范:2006年首次发布行业标准时,新能源汽车产业尚处于培育期,因此主要参考的是消费电子锂电池测试要求;2015年再次发布新的行业标准时,已经积累了10年的研发示范经验,在单体、模块测试基础上,增加了电池系统层级安全要求,对引导系统集成开发起到重要作用。

  近两年,我国新能源汽车产业取得了举世瞩目的成绩,中国也被欧美日等发达国家邀请主导电动汽车安全全球技术法规中的动力电池部分,并形成了强制性安全标准体系。该标准强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求,模拟了外部火烧、机械冲击、湿热循环、振动泡水、过温过充等实际场景。单体针刺测试作为独立项目,在该标准中被正式取消,仅作为单体热失控的触发条件,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。也就是说,针刺是否通过已不重要,关键要看单体热失控后,系统是否可以控制热失控的蔓延,为各类电池的安全应用设定了基本门槛。

  对此,众多业内专家表示,动力电池安全标准已经从单体安全转向强调电池的整体、系统性安全。电池的安全贯穿在整个使用过程中,是一项系统工程,包括电池的单体设计、系统集成、动态监控和系统防护等,确保产品在生命周期的每一个阶段都是安全的,从实际意义上真正提高电池的安全性能。

  清华大学教授、清华大学汽车研究所所长陈全世曾经是国家电动汽车标准委员会副主任,参与中国几乎所有电动汽车标准的制定。他表示,穿刺测试一直存在争议,对于是否应该有这个测试标准发生过激烈的争论,在目前的标准中成了一个非必选项。

  随着“新基建”的加速推进,中国新能源汽车产业正站在一个新的风口之上。而这也必将推进包括动力电池在内的相关产业的飞速发展。安全,特别是电池安全,作为新能源汽车产业首要的问题,也将成为未来推动新能源汽车和电池产业发展的重要动力。


文章关键词:新能源汽车 安全底线 电池安全 责编:张迪弛
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