新能源车破千万 电池安全问题如何化解

近日,在国新办新闻发布会上,工信部新闻发言人、运行监测协调局局长罗俊杰介绍,我国新能源汽车已经累计推广1033万辆,突破了一千万辆的大关,成为引领全球汽车产业电动化转型的一个重要力量。

在新能源汽车快速发展的过程中,车辆自燃等问题层出不穷,针对这些问题,4月8日,工信部、公安部、交通部、应急管理部、市场监管总局联合发布了《关于进一步加强新能源汽车企业安全体系建设的指导意见》(下称《意见》),以提升新能源汽车安全水平,推动新能源汽车产业高质量发展。

工信部装备工业一司副司长郭守刚称,正是由于新能源汽车保有量的快速提升,其产品质量、技术安全等方面的风险依然存在且逐步扩大,因此,新能源汽车制造商在产品生产过程中仍需要健全完善质量保障体。

工信部有关负责人指出,动力电池是新能源汽车的核心部件,提高动力电池安全是核心要素。

《意见》中明确指出,提高动力电池在碰撞、振动、挤压、浸水、充放电异常等状态下的安全防护能力。鼓励企业研究应用热失控实时监测预警装置和早期抑制及灭火措施。

在电池安全中,热失控是影响动力电池安全的最大诱因,2011-2019年事故调研数据显示,热失控扩散导致动力电池出现安全问题的比例占50%以上。

据应急管理部消防救援局相关数据显示,2021年全国范围内共发生约3000起新能源汽车火灾事故,新能源车的火灾风险总体高于传统汽车。而据国家市场监督管理总局发布的数据显示,2021年国内新能源汽车召回共计59次,同比增长31.1%;涉及车辆83万辆,同比增长75.9%,占全年汽车召回总数量的9.5%。其中动力系统缺陷是其召回的主要原因。

而引起热失控的原因有多种,电池包材料、电芯、系统以及使用中的温度不均匀,局部区域温度高,过充过放、外短路、内短路等原因都会放热,此外还有机械原因,如进水、密封不好、碰撞等等。

国家和行业早已意识到电池热失控的风险,并且都在积极推动动力电池的安全发展。

今年年初工信部就发布了《2022年汽车标准化工作要点》,启动了电动汽车动力蓄电池安全相关标准修订工作,开展动力蓄电池耐久性标准预研,推进动力蓄电池电性能、热管理系统、排气试验方法及动力蓄电池回收利用通用要求、管理规范等标准研究,促进动力蓄电池性能提升和绿色发展。

宁德时代首席科学家吴凯在3月份的百人会上称,宁德时代无热扩散的8系电池在2020年量产后,被称为不起火电池,1000km续航的无热扩散电池将在2023年实现量产。

对于宁德时代而言,由于其选择了三元电池和磷酸铁锂电池并行发展,并且还力推其高镍三元电池,从电池材料的角度来看,发生热失控的概率就更高。

在三元电池中,镍的成分越高,反应就越活跃,电池释放的能量也就越多,在同等容量下带来的能量密度就越大。三元电池的三种材料中,镍可以提升电池容量,钴的作用主要是稳定结构,锰不直接参与电化学反应,其作用主要是降低材料成本和提高材料安全性。镍的量多了,其他两种材料就会减少。

依据吴凯所说,宁德时代对811电池系统进行了四个方面的提升以解决热扩散问题:开发出高稳定性正极材料和高安全电解液提高电池耐高温边界;设计了高集成、强鲁棒的防内短路电极并优化电池包强度;提升电池热管理中的监控能力;提升系统热扩散能力。

从宁德时代公布的测试视频中也可以看出来,该技术已经在实验室中取得成效。

而比亚迪电池的发展方向则是全面转为磷酸铁锂,从材料角度来看,磷酸铁锂的分解温度就比三元材料高出不少,在此基础上,比亚迪又推出了刀片电池,进一步提升了电池的安全系数。

在百人会上,王传福的发言中就提出坚持磷酸铁锂作为正确的发展道路,一是电池更安全,二是材料中不含稀有金属,更能匹配社会资源承受度。

此次发布的《意见》再度强调了电池安全性,也充分凸显了国家主管部门对该问题的重视程度,要求作为安全责任主体的整车企业一方面要从整车设计需求出发,向动力电池企业提出明确的技术要求,包括在设计阶段、在车辆匹配方面、热管理策略方面、异常状态的监测以及测试与验证等方面要开展深入合作。另一方面,整车企业和动力电池企业要共同严格把控产品一致性,确保批量化产品达到安全设计目标。