02.26 特斯拉、威馬、蔚來那些自燃的新能源汽車,真只是因為操作不當嗎


有時候違反規律的進步背後,一定有利益的影子。


特斯拉、威馬、蔚來那些自燃的新能源汽車,真只是因為操作不當嗎

新能源汽車企業,2020年的開年感覺是痛並快樂著。

一方面,各地新能源汽車補貼退坡很可能在2020年有一個暫緩,這給了所有的新能源汽車企業一個託底的希望。

另一方面,2019年新能源汽車自燃的事件頻發,目前還沒有完整的統計數據。但僅在5月到7月之間,就已經出現了96輛汽車的自燃事件,這比2018年全年統計的數字都翻了一倍還多。因此,國家市場監督管理總局已經正在制定新能源汽車的三包規定,預計2020年會有大量的新能源汽車因電池缺陷問題將被召回。

這對那些造車新勢力的企業來說,更為致命。

特斯拉、威馬、蔚來那些自燃的新能源汽車,真只是因為操作不當嗎

通過目前簡單統計的數據能看出,10-12月出現自燃的新能源汽車中,傳統品牌和造車新勢力的汽車幾乎五五分。但受益於傳統造車企業完備的召回流程和供應鏈管理體系,如果真有新的新能源汽車三包規定出臺,傳統造車企業的新能源汽車召回所需要的成本一定遠遠小於造車新勢力的品牌。

而2019年作為國內造車新勢力品牌領軍者的蔚來,已經實施過一次因為汽車自燃而必須進行的電池召回。

從銷量看,自主品牌整體增幅較大,一二線陣營以5萬臺銷量為界已基本拉開。全國新能源車產量前十家車企的產量達到80萬輛,佔比達60%以上,比亞迪、上汽集團和北汽新能源等位列前排。

但哪怕是新能源汽車銷量狀元比亞迪,2019年前10個月的銷量也僅有20萬輛,不到預計42萬輛的一半。

從這點可以看出,2019年的新能源汽車廠商本身汽車的銷量在直線下降的同時,還要承受著自燃事件所引發的越來越嚴苛的市場管理。

這被看作是2020年新能源汽車生產商的最大挑戰。

然而,很多廠商說這一切都是一顆小小的電池鬧的。

原因居然是電池

在能找到的官方數據中,最有權威性是2019年8月18日,新能源汽車國家大數據聯盟發佈的《新能源汽車國家監管平臺大數據安全監管成果報告》。

這個報告顯示2019年5月以來,在發生起火事故的新能源汽車中,41%的車輛處在行駛狀態、40%的車輛處在靜置狀態、19%的車輛處在充電狀態。而在已查明著火原因的車輛中,58%的車輛起火源於電池問題。

即使是非電池問題引發的自燃,哪怕是碰撞泡水等外界原因施加的影響,最終也是引發電池的不穩定造成的燃燒,

因此可以說,這些爆發出來的新能源汽車自燃事件,最終的原因都是因為電池。

這點也很好理解。畢竟汽車的燃燒一定是從能源儲存的地方開始的,傳統汽車的燃燒肯定是引爆油箱發生的問題,而對於新能源汽車對應的那就是電池包了。

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再加上當前新能源汽車採用的電池技術也變成了這一個問題的重大推手。

2019年新能源汽車電池技術的變革就是三元鋰電池代替了磷酸鐵鋰電池成為市場主流。當然,三元鋰電池最大的優勢是能量密度高,能夠儲存更多的電量加大了續航能力。

但三元鋰電池的弱點也很明顯,尤其是電池的熱失控溫度和安全性會隨著使用時長而逐步下降。再加上三元鋰電池熱失控溫度不足200℃,而且三元材料在達到一定溫度時會分解釋放出極活潑的初生態氧。

這意味著即使在沒有外界氧氣供應的情況下,電池內部也已經具備了燃燒的要素。這也是為什麼三元鋰電池意外起火後,火勢蔓延速度非常快並且難以被撲滅的原因。

此外,與燃油車不同的是,新能源車的電池中含有六氟磷酸鋰,在高溫下可能會生成劇毒的氟化氫煙霧,對滅火的人員防護條件遠遠高於普通燃油車。

而且三元鋰電池還有一個問題很危險,那就是組成電池正負極的成分活性太強。

因為電池的正極材料鋰是非常活潑的金屬,當鋰金屬暴露在空氣中時,會與氧氣產生激烈的氧化反應而起火,甚至是爆炸。因此鋰電池的正極材料之間有隔膜和電解液阻隔,但發熱如果到了一定程度,薄膜或者電解液就會膨脹,此時電解液會洩露,從而引發短路。

這也是為什麼在當前的新能源汽車自燃事件中,充電時間自燃也是一個重要的場景。畢竟靜置在充電站充電的新能源汽車,短時間內接受高流量的電流衝擊引發高熱的使用環境,極易破壞三元鋰電池內部的穩定。

2019年,市場不乏有因電池充電不穩定而徹底退市的例子。

深圳市發改委在2019年5月10日正式“通報北汽威旺407EV事件”,確定充電自燃是動力電池包有質量風險,這也導致北汽威旺系列電動汽車迅速在市場上銷聲匿跡。

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追求續航是誘因

其實,三元鋰電池相比以往的電池技術已經有了重大的突破,本身單位面積的能量密度就超過傳統電池的一倍以上。

因此新能源汽車的自燃事件,雖然是由電池引發,但真不能怪三元鋰電池的能量太密集。畢竟現在越做能量越密集的動力電池包,還是因為市場需求所引發的。

受特斯拉引領新能源汽車產業變革的影響,2019年幾乎所有的新能源汽車都紛紛提高自己的續航里程。

甚至打出與特斯拉續航幾乎相當廣告標語的,也不止一家。

而這些廠商包括特斯拉在內並沒有自己的獨家電池生產技術,他們所依靠的依然是電池生產廠家的技術革新。

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而在國內以寧德時代為代表的電池生產廠商,為追求最大化利潤的需要,向整車廠商提供的電池其實並不是以單個出現,反而是以單車的電池包組的形式出現。

所謂電池包組,相比傳統單個的電池增加了對於電池內的控制模塊和相關的軟件。這就是在半導體領域常用的所謂“交鑰匙”產品。

而這樣操作所帶來的就是,新能源汽車廠商在於動力方面的技術可以優化並且減少相關的投入,直接留出空間放置電池廠商的電池包組就行。

當然電池廠商所獲得的利潤也遠超單賣電池帶來的收益,這被看作是一舉兩得的好生意。

然而一個實際發生的問題就出現了。整車廠商的車輛內部空間規劃,可能要用好幾個車型。一旦要推出長續航的版本,在不想向電池廠商訂購更大規模的電池包組的情況下,就必須在單位體積之內增加電池包組的能量密度。

這其實才是新能源汽車自燃事件頻發的真正原因。

特斯拉、威馬、蔚來那些自燃的新能源汽車,真只是因為操作不當嗎

中國工程院院士楊裕升曾經表示,國內汽車廠商採用的三元鋰電池為了追求長續航,過分的提高能量密度,已經違背了技術發展規律。

空中樓閣的技術

正因為三元鋰電池有這樣的一些問題,各大汽車廠商其實也提出了自己的解決方案。

畢竟廠商控制不了三元鋰電池的相關問題的爆發,但可以選擇如何延緩或迴避。而在這些技術中最核心的就是電池散熱技術和管理技術。

在這一點上特斯拉是全球做的最好的。

畢竟特斯拉每一輛車中的電池最低也有六七千塊,都是很小的圓柱體電池。當初選用這麼小的電池的主要的目的就在於,特斯拉想通過電池的管理系統實現精準的管控每一塊電池的狀態。

而通過後續的軟件開發以及監控體系的建立特斯拉現在可以管控到每塊電池,如果電池出現問題,可以在封鎖這個電池之後,用其他電池來替代它的工作。特斯拉的電池主控模塊完全由特斯拉自行研發的,電路板上使用了大量的電阻和電容進行信號調理,僅電路板的一面就有6組電信號的採集線路。

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而特斯拉的散熱技術也獨步全球,在開創了金屬板打孔散熱對流的技術之後,最新的特斯拉電池三者專利是液冷技術,而這也被確認將在一年之內陸續在最新的特斯拉車型之上應用。

2019年7月,特斯拉發佈第二季度安全報告,表示特斯拉的電動車型平均每行駛1.7億英里才會發生一次起火事件;而美國消防協會和美國交通部提供的數據是,全美汽車平均每行駛1900萬英里就有一起起火事件。換句話說,特斯拉的起火隱患是美國汽車行業平均水平的九分之一。

但就這樣,依然無法杜絕特斯拉汽車的自燃事件。只不過,特斯拉在不斷研究如何降低這樣的風險。

反觀國內高發的新能源汽車自燃事件,其實是因為目前我們的散熱技術和電池管理水平還處在一個小學生的階段,根本就無法負擔如此高的能量密度,因此極易造成三元鋰電池的失控造成的。

“電池是無罪的,國內動力電池的安全跟設計水平有關係,跟電池的化學性質沒關係。”國家應急管理部新能源汽車安全教育項目專家委員會副組長郭棟對此有自己的看法,“否則,哪種電池國際都在用,為什麼沒什麼問題?從國內相關案例看,電池包設計的質量主要是熱失控方面還是有問題,電池包熱管理能力需要提高,但國內相關工程師從業時間太短,需要提升水平。”

清華大學教授、電動汽車資深研究專家陳全世接受媒體專訪時表示,正常的電池,管理技術研發到應用需要2-3年,但由於目前政策層面一年一變,這導致很多企業的電池項目在實驗室通過後就匆匆上馬,技術真正的穩定性並不好。

中國科學院院士歐陽明高此前便針對新能源汽車充電自燃現象進行分析,他認為導致新能源汽車車輛熱失控的原因,其中絕大部分都能歸因人為因素,或是因為不尊重產品開發規律,或是因為不遵守技術標準,使得產品存在安全隱患。

但沒有確切結論的結果是,人們往往會帶著懷疑的態度來審視新能源汽車的安全表現。

人們目前對新能源汽車實質上更高的安全要求,不見得完全是一件壞事,這或將是推動新能源汽車行業持續進步的重要動力。


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