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平均每天发生7起新能源汽车火灾 新能源汽车起火顽疾为何久治难愈

   2022-08-08 中国汽车报网1930
核心提示:近日,应急管理部消防救援局发布的一季度数据显示,接报各类交通工具火灾1.9万起,其中,新能源汽车640起,同比上升32%,意味着
         近日,应急管理部消防救援局发布的一季度数据显示,接报各类交通工具火灾1.9万起,其中,新能源汽车640起,同比上升32%,意味着平均每天发生超过7起新能源汽车火灾。而近期在我国台湾省发生的一起交通事故也引发了广泛关注,一方面是因为驾驶车辆出事故的是知名艺人林志颖;另一方面,发生事故的是一辆特斯拉电动汽车,并在碰撞后起火,再度引发了公众对于电动汽车安全的担忧。
  新能源汽车更易起火?
  尽管和传统燃油车相比,新能源汽车三个月起火640起不是很高比例,但在探究原因时仍需要仔细分析。首先,一季度全国基本处于冬季和春季,高温地区极少,新能源汽车起火很难与高温联系起来。其次,发生火灾的车型几乎涉及各个品牌,无论是名不见经传的品牌还是号称永不着火的品牌,都有起火事故发生。第三,这些起火事故以自燃为多数,部分起火事故是由于碰撞导致。
  事实上,近年来每到夏季高温天气,新能源汽车自燃事故就常见于报端。包括吉利、长城欧拉、威马、广汽埃安等多个新能源汽车品牌均发生过碰撞起火或者自燃事故。新能源汽车碰撞后发生起火事故也不在少数,比如2021年7月30日,一辆蔚来EC6在上海浦东新区临港大道上撞上石墩后,车辆损毁严重并发生自燃,此次交通事故由于造成了车主身亡而备受瞩目;2021年11月11日,一辆理想ONE追尾一辆蔚来EC6后车头燃起大火,前机舱严重烧毁……
  多起引发公众关注的新能源汽车起火事故,让人们产生了新能源汽车比燃油车更易起火的印象,这种印象是否真实?
  一家动力电池企业技术负责人何进(化名)在接受《中国汽车报》记者采访时表示,这种说法确实有一定道理。因为传统燃油车如果油箱没有损坏泄漏,一般不会发生燃烧。而电动汽车如果发生短路就会增加起火的概率,一般车祸都会导致底盘电池部位受损甚至变形严重,短路在所难免。
  在7月22日举办的2022世界动力电池大会“全球先进动力电池前瞻技术突破”分论坛上,欧盟科学院院士、中国科学技术大学教授、国家“937计划”首席科学家孙金华给出了一组数据:目前,电动汽车着火率约为0.03%,略高于传统燃油车。
  不过,在全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树看来,尽管新能源汽车火灾事故数量同比增长了32%,但必须看到我国新能源汽车保有量在以更快速度攀升这一事实。“目前火灾事故的上升并没有新能源汽车保有量增长那么快,整体上看,新能源汽车安全性也在呈现不断上升的趋势。”崔东树表示。
  电池百人会理事长、中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教在接受《中国汽车报》记者采访时表示,“近年来,新能源汽车起火事故屡见报端,而我也一直在强调,起火并不代表新能源汽车更容易起火爆炸,任何车辆自燃都存在一定的偶发性,新能源汽车增量迅速同时作为新生事物,使得一些安全问题备受关注。”
  为何“受伤”的总是新能源汽车
  “目前新能源汽车的起火原因主要可归为两类:一是电器线路短路导致的起火;二是电池内部短路导致的起火。其中电池内部短路的成因包括部件老化、电池热失控、过度充电。此外,如果汽车在碰撞的时候使电池组变形,可能导致电池的隔膜破裂和内部短路,容易因易燃电解液泄漏而引发火灾。”何进表示。
  与传统燃油车相比,新能源汽车最大的不同是背上了沉重的电池包,这也是大部分新能源汽车起火事故的源头。据孙金华介绍,动力电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜材料、电解质等材料构成,其本质就是氧化剂和可燃剂等化学物质,很容易发生起火事故。一般来说,电池的正常使用温度在40℃以下。根据化学反应热和电化学热建立热电耦合的热失控预测模型不难看出,电池的初始热量是充放电循环等物理热积累,如果不能及时导走热量,会诱发热失控反应。简单而言,即电池内累积的热量如果无法及时散出,电池温度超过安全阈值时,就会导致热失控反应。
  新能源与智能网联汽车独立研究者曹广平介绍,新能源汽车一旦发生火灾尤其是电池着火后,火灾的危险性和扑灭难度就更大。这主要是因为电池起火三要素的参与方式与燃油车不同,要想控制住这三要素中的任何一个都非常难。锂离子电池的主要材料与燃油一样都是可燃物,但除了都存在燃烧产生的热能外,电池的正、负极短路放电还产生大量欧姆热,因此电池更难降温。电池结构比着火的油箱口或者流淌火更为复杂,消防员对其内部进行降温并不容易。除了控制住可燃物、起火能量温度外,想控制住电池火灾的氧气也非常困难。与燃油起火不同的是,电池电解液是更为复杂的含氧有机物,受热时自身就能放出氧气,因此即使外部覆盖泡沫隔绝空气,内部仍进行氧化燃烧。因此电池火灾扑灭的难度要比燃油起火更大,引燃周边车辆等的可能性以及损伤也更大。另外,新能源汽车不同于燃油车的一点是,在静置长时间过度充电时或电池在碰撞事故中受损后,起火的可能性较大。而电池托底后引起的火灾隐患,可能会隐藏很长一段时间。
  永不起火能否实现
  记者了解到,目前包括广汽、比亚迪、长城、岚图、极氪等车企,以及宁德时代、欣旺达等电池供应商相继推出了“不起火”或“不爆炸”的动力电池解决方案。车企争相发布安全性能更高的动力电池产品的同时,有的甚至喊出了“永不起火、永不爆炸”的口号,不少车企宣称已经实现了电池“不起火、不爆炸”技术。
  但是,企业的宣传和公众看到的实际情况并不一样。
  何进认为,电池原材料的基本属性决定了电池本就自带易燃易爆的特质,电芯中的极片、电解液等部件含有锂、镍等多种活性元素,这类元素在接触空气后不可避免地会发生爆炸。此外,动力电池本身涉及复杂的化学变化,是一个有“生命”的个体。在动力电池生产出来以后,初期可能满足各方面的标准,但经过几年的使用,内部会发生变化。比如,动力电池在使用过程中会产生锂枝晶,锂枝晶多了之后会刺穿隔膜导致短路,进而导致热失控、热扩散,最终导致电池包燃烧甚至爆炸。“电动汽车自燃现阶段恐怕无法从根本上杜绝。如果想无限接近‘杜绝’,只能通过不计成本地使用高端材料,同时接受较低的能量密度。但是那样的产品由于成本原因无法量产,也不会被市场认可。”何进说。
  值得一提的是,何进也提出了他的质疑:“为什么一些企业的电池在实验室中能够不起火不爆炸,但是在实际装车后,却避免不了起火,这其中是否存在实验室产品和量产产品质量不统一的情况?”
  于清教也表示,从化学属性以及市场应用来看,可以说目前没有100%的方案能解决电池包起火问题。但他也指出,目前业内也致力于解决动力电池安全痛点,相信在车企、电池企业、材料端等多方共同努力下,新能源汽车将更安全、更高质、更高效。
  曹广平表示,提高动力电池的安全性是一个长期的“渐进结合突然进步”的过程。目前电池安全的研究和设计方向包括使用活性较低的电池正负极材料、电解液添加其他材料以及开发半固态或固态电池等。
  降低起火风险和危害
  可以看到,业内的普遍观点是新能源汽车由于动力电池的化学特性短期内无法保证100%的安全,那么,如何尽可能降低风险和危害就成为当前行业考虑的重点。
  孙金华介绍,当前动力电池安全防控技术主要围绕三个层面:首先,从材料和工艺等角度提升电池安全性。例如研发出难燃和不燃的电解液、更高熔点的隔膜甚至是无机隔膜等,或是提高正极材料的稳定性,防止与电解液发生反应。其次,电池使用过程中的安全,及时进行热失控预测预警。针对一系列电池热失控的试验,提取可能用于电池热失控的参数、阈值等,再结合热失控模型,孙金华教授团队突出了三级基于多参数融合电池火灾预测预警技术,分别为第一级故障预警,第二级热失控预警,第三级火灾报警。
  最后,研发高效灭火和抗复燃技术。据介绍,目前业内已研发出兼具化学灭火功能和物理降温功能的灭火剂,并针对动力电池火灾的特性,开发出灭火药剂释放程序控制方法,实现了带电电池系统的快速灭火,并解决了电池降温和抗复燃问题。
  孙金华认为,要发展本质安全型动力电池,未来要进一步从电池材料、全电池系统安全设计以及生产工艺方面提高安全性能。另外,要研究新型高性能、高安全的电池,比如固态电池、钠离子电池等,并研发早期故障诊断与热失控精准预测技术,实现隐患事故的早期处置和事故预警,做到靶向性推测出电池包中具体哪一个电池出现故障。最后,要发展智能一体化的安全防控技术,即集热管理、故障诊断、热失控预警、灭火协同的智能一体化安全技术,形成高效热管理智能精准预测和快速处置,最后实现高效、清洁灭火。
  提高新能源汽车安全性,除了要在动力电池技术研发上努力之外,加强用户对新能源汽车安全性的认知,使其的使用更加科学、合理也十分必要。
  于清教表示,发展新能源汽车已成为必然趋势,为防患于未然,新能源车主在选车、用车方面都要有诸多考量。用车方面,首先要做的就是定期“体检”,周期性地对车辆线路、动力电池及电机等进行相应检查保养,确保车辆线路正常良好。其次,要把握充电时间和充电频次,避免过充或长期亏电,以免影响电池状态和使用寿命。最后,车辆发生外部碰撞后建议到正规4S店做一次安全检查,确保电池等可能引起自燃事故的部件完好无损。
  目前国家最新的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中明确提出,当电池发生热失控以后,电池不能起火爆炸,要留出5分钟给乘客逃离。对此,汽车电子工程师朱玉龙建议,这个数据还需要延长到30分钟以上,新能源汽车出现热失控报警,需要第一时间通知应急消防部门,如果车主可以操作把车停到紧急车道,然后开门让乘客下车。千万不要慌张,出现热失控报警,需要第一时间处理并停车。
 
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