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贺斌  2019-04-26 11:05:40

大部分电动车起火是因为电池质量不过关

  接连发生三例新能源汽车起火事故,不仅引发消费者担忧,也引发行业对动力电池安全性问题的关切。

 

  从以往数据分析看,由于电池原因导致起火概率最大,这与电池本身特性不无关系。

 

  起火原因或有三种可能

 

  4月22日,一辆特斯拉和一辆蔚来ES8,先后在上海和西安起火。4月24日,武汉一辆比亚迪E5起火。尽管目前三家公司都宣称正在对起火原因调查中,但由此引发的焦虑却开始在业内和消费者中蔓延。

 

  对此,中国电池工业协会常务副理事长兼秘书长王敬忠向《中国大发极速3D走势图周刊》分析,如果是电池引发起火,一般有三种原因,一是过充引发自燃。二是在行驶过程中线路松动造成短路,引发起火。三是电池本身的质量问题。

 

  据了解,目前电动车动力电池主要是锂电池,分为锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂等。其中锰酸锂原来循环寿命和能量都比较低,不适合用在动力汽车上,现在尽管性能有所提高,循环寿命也只能达到1000多次。磷酸铁锂电池热稳定高,安全性能好,循环寿命长,理论上能达到3000~4000次,实际也能达到2000次,但充一次电仅能跑100~200公里。

 

  目前中国国内电动车比较常用的是镍钴锰酸锂电池,也被称为三元锂电池,性能上好于锰酸锂,能量密度能达到200~300wh/kg,能量密度越高,续驶里程越大,理论上能达到400~500公里。按照国家动力电池技术路线图规划,2020年锂离子电池的单体能量密度目标为350wh/kg,系统能量做到260wh/kg。因此,三元锂电池是目前最接近这一标准的动力电池。

 

  然而,三元锂电池的一个缺陷是,其中的钴元素稳定性较差。“一旦过充,也就是电量充太满,容易产生结晶,刺破电池隔膜,发生短路,或产生大量余热进行燃烧。”王敬忠说,因此很多时候,并非充完电就立刻自燃,而是在开过一两个小时后,慢慢发生内部短路。

 

  据王敬忠介绍,此前,特斯拉多采用钴酸锂电池,其优点是能量密度大,续航能力强,缺点就是钴含量过大,极不稳定,过充或碰撞都有可能造成燃烧爆炸,所以现在特斯拉也很少用钴酸锂电池,而是改用三元锂电池。

 

  正因为如此,现在在动力电池研究中,正在努力去钴化。据王敬忠透露,目前业内正在研究一种全固态电池,即电解液是固态的,就不会发生刺穿隔膜的问题,如果研究成功,将打开一种新的电池领域。

 

  要跑得远,还是要安全?

 

  此前,在制定动力电池标准时,主要考虑的是续驶里程,但如何在续驶里程和安全性之间实现平衡,目前还在研究之中。王敬忠认为,作为动力汽车的电池,制定标准时首要考虑的应该是安全性,而非续航能力,否则,一次安全事故就会在消费者心中产生阴影,从而对市场产生影响。

 

  去年9月,中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高曾公开表示,大部分电动车起火是因为电池质量不过关,部分企业为获取更多补贴,在技术验证过程中急功近利,工程解决方案不成熟。

 

  从国家政策层面,自2009年以来,中央财政开始大力支持新能源汽车推广应用。2018年,国内新能源汽车产销达到127万辆和125.6万辆,分别同比增长59.9%和61.7%。国内新能源汽车产业已经从追求发展数量向以提高发展质量和效益转变。

 

  根据财政部、工业和信息化部、科技部与发展改革委联合发布的最新的2019年新能源汽车补贴政策,新能源乘用车、新能源客车、新能源货车补贴标准进一步降低,在2018年基础上平均退坡幅度约为50%。与此同时,对新能源汽车动力电池系统能量密度、新能源汽车整车能耗要求,以及纯电动乘用车续驶里程等提出了更高要求。

 

  历经十年的财政补贴政策,不仅刺激了新能源汽车产业的发展,也使得电池产业遍地开花。据王敬忠介绍,最多的时候,大概有上百家规模不等的动力电池企业,但随着这几年补贴的收缩,一些小的电池厂难以为继,纷纷倒闭,目前只有百十来家电池企业生存下来,随着2020年补贴政策取消,只有那些初衷是希望凭借发展新能源车的契机,寻求自身发展的电池企业,才会在市场竞争中存活下来。

 

  目前,新能源车企在选择电池的过程中,多以能量密度为重要指标,从生产成本来看,锂电池的生产成本比燃油车高20%~30%,目前这一价格差异是靠补贴和限购等政策维持。但是,如果续驶里程与安全性问题达不到平衡的话,一旦取消补贴,新能源车全面推向市场化,竞争力依然不足。


  新能源车发展,至少还需要十年

 

  锂电池还在不断改进中,新的替代者又来势汹汹。

 

  2018年,前任科技部部长万钢在《人民日报》发表文章,称纯电动汽车的短板是续驶里程和充电时间,尚不能满足量大面广的远程公交、双班出租、城市物流、长途运输等市场需求。为此,应及时把产业化重点向燃料电池汽车拓展。文章建议,应该加快氢燃料汽车的产业化进程。

 

  “氢燃料电池是我们电池产业布局的第三阶段,也是最终阶段。本来是期待在锂电池发展成熟之后再推氢燃料电池,至少二十年后吧,现在国家大力支持,进程加快,或许5到10年,燃料电池就会迎来高速发展期。”王敬忠表示,氢燃料电池是利用氢和空气中的氧在燃料电池中发生逆反应,从而产生动力,反应后生成水,真正对环境零污染。而且能量密度极高,加1瓶氢燃料能达到1000公里续驶里程。

 

  但氢燃料电池也面临一些问题,一方面,氢燃料需要催化剂,目前是以贵金属铂金作为催化剂,成本高,而且全球铂金储备加起来,也仅能生产1000多万辆氢燃料电池车,无法满足市场化需要。所以,找到能够完全替代铂金的催化剂,是氢燃料电池发展的关键。

 

  另一方面,氢燃料电池同样面临安全性问题,储氢罐的设计要合理,不能碰撞。

 

  此外,氢燃料电池成本比锂电池高出数倍,或许在前期,会和锂电池动力汽车一样,通过补贴实现较大的普及,但真正要市场化,还有赖于技术的成熟。

 

  因此,在王敬忠看来,相当长一段时期内,锂电池和氢燃料电池将并存,随着催化剂替代问题解决,或许将来市场由消费者决定,优者胜出。

 

  而在锂电池续航能力问题上,王敬忠建议,未来可以联合下游的新能源车企,通过设定统一的电池尺寸,建立换电站解决电池问题,届时,人们可以将车开到换电站,只需三分钟就能换一块充满电的电池。而换电站则可以利用晚上时间充电,一方面专人负责,避免过充,另一方面,晚上非高峰用电时段,电价也能相对便宜,从而解决成本问题。

 

  “但只有电动车达到一定生产规模,至少上千万辆,才能考虑大规模建换电站,要达到这一目标,可能需要至少十年。”王敬忠说。

责任编辑:郭惠芬