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電動汽車自燃事故頻發 院士呼吁叫停三元電池

近些年,電動汽車的快速發展帶動了動力鋰電池的發展。作為電動汽車的動力來源,電池性能的好壞不但關系到整車續駛里程的長短,而且關系到產品的安全性和可靠性。可以說,動力電池的發展決定著純電動汽車的未來。

“人造三元”等于定時炸彈?

在眾多新能源車型中,我國給予純電動汽車的補貼最高,而且補貼與純電動里程掛鉤,于是近些年在我國出現了一陣“人造三元風”。

在政府部門倡導電池比能量指標一年更比一年高的情況下,三元材料中鎳鈷錳的組合由安全性尚可的333,一步一步地邁向523、622、811。

隨著鎳量的增加,在材料比容量提高的同時,電池的熱失控溫度和安全性逐步下降。在另一種鎳鈷鋁三元材料中(特斯拉所用),鎳的份額也占八成,同樣存在類似問題。

說“三元風”是“人造”的,是因為它不是因技術優勢自然形成的,而是片面追求純電動長里程政策引導的結果。

大風起兮塵飛揚,連一向堅持“鐵電池”的大企業也被迷了眼,成了“跟風者”。當然,這也不難理解,畢竟企業要生存需要逐利。

這也從另一個角度證明,政策力大無窮,不管什么方向的風,要刮就能刮起來。

同時,純電動汽車的里程指標正在追趕傳統燃油車,除了使用高比能電池外,還導致過度多裝電池。這兩個因素疊加,使電動汽車的安全性更受威脅,事故頻發。

工信部曾一度放話,要求暫停使用三元鋰離子電池,但在強大的三元“隊伍”的強烈呼吁下最終不得不作出妥協,同意乘員少的乘用車可用三元鋰離子電池,三元鋰電池客車在通過熱失控試驗和熱失控擴展試驗測試的前提下,也可申請推薦目錄。

那么,用三元鋰離子電池的乘用車,乘員少就能安全逃生嗎?且看近期發生的事故。

今年5月初,美國佛羅里達州發生一起特斯拉ModelS以每小時90英里(約合144公里)的速度撞墻后立即起火事件,車內前排兩人在大火中不幸遇難,坐在后排的一人被甩出車外受傷。

5月10日,在瑞士南部的高速公路上,一輛特斯拉ModelS撞上中央隔離帶,車輛翻轉、起火,一名德國駕駛者被困在車內燒死。

一周之內,兩起特斯拉電動汽車起火事故,三人喪生。可見,三元鋰離子電池火勢蔓延太猛,乘用車里的乘員自己來不及逃生,別人也難以救助。

面對多次失火事件,特斯拉表示傳統汽車碰撞也會燃燒。這是典型的強詞奪理。更何況,傳統汽車碰撞而不燃燒的情況比比皆是。

我國也發生過多起電動汽車燃燒事件,雖然頻度不及特斯拉,但不能據此得出我國的三元鋰電池比特斯拉的三元鋰電池更安全的結論,而應考慮的因素是,我國大多數電動乘用車的里程和電池量比特斯拉少,上高速公路的比例不及特斯拉高,而且我國高速公路限速120公里/小時。作為載客量大、乘客逃生需時長的電動客車,更應該高度重視產品的安全性。

筆者認為,對電動汽車來說,不論是商用車還是乘用車,都事關人命,必須把安全性放在第一位,其他問題為之讓路。

磷酸鐵鋰電池不該被埋沒

電動汽車的安全性主要取決于動力電池的安全性。

電池組像汽油箱那樣,是一種含高能物質的部件。鋰離子電池中的電解液是用有機溶劑配制而成,其易燃的程度不亞于汽油。正極的氧化劑和負極的還原劑只隔一層微米級厚的隔膜,內短路則生熱;充放電時,電池內阻也生熱。在達到一定溫度時,正極上的氧化劑可與電解液發生化學反應。大量的化學反應熱會造成熱失控,產生大量氣體,導致氣壓升高、電池破裂,繼而出現車輛燃燒、爆炸情況。

正極的氧化劑不同,電池發生熱失控的溫度也不同。使用熱失控溫度越低的正極材料,電池的安全性越差。

特斯拉用的三元鋰離子電池,熱失控溫度不足200℃,尤其是三元材料在達到一定溫度時還會分解釋放出極活潑的初生態氧,即使在沒有外界氧氣供應的情況下,這種電池內部就“完整地具備”燃燒三要素。試想,其安全性能高嗎?這也是三元鋰離子電池起火后,火勢蔓延迅速且難以撲滅的原因。

相比之下,磷酸鐵鋰分子里的氧被牢固地束縛在磷酸根中,很難成為助燃劑,磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度要高得多,其安全性也高得多。

目前來看,磷酸鐵鋰單體電池比能量已提升至180Wh/Kg,電池包比能量已達到151Wh/Kg,其功率型電池的性能完全能滿足增程式電動汽車的需求。

因此,筆者認為,磷酸鐵鋰電池應成為動力電池的發展重點,應鼓勵繼續研究、提高產品性能。

同時,筆者認為,電力系統的規模儲能用三元鋰離子電池也不可取,甚至用鋰離子電池也值得商榷。

打個比方,這就像一座堆滿燃燒彈的活火山。去年我國山西省有兩座2MWh調頻電站起火,用的就是三星公司的三元正極18650鋰離子電池。雖然火災起因尚在論證,有人認為可能不是電池而是電氣部分的原因,但無可爭辯的事實是電池燒完了。如果換成不含有機溶劑的電池,情況就不會這么慘烈。

今年7月,韓國風電場的4MW/12MWh儲能電站起火并爆炸,據報道,這是該國第四個發生燃燒事故的三元鋰離子電池儲能電站。這些事故應該引起我國鋰離子電池儲能電站決策者和建設者們的警惕和深思。(作者:中國工程院院士楊裕生)

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    【責任編輯:趙卓然】
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