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      電動汽車為何燃燒事故頻發?

      2018-10-23 18:48

      來自 :中國汽車報

      作者 :楊裕生

      閱讀時長約5分鐘

      特斯拉使用的是三元鋰離子電池,去年以前已有十余輛車發生起火燃燒事故,今年5月又有4輛車先后燃燒,造成3死1傷。今年1~6月,國外新能源汽車發生自燃起火事故6起。

      電動汽車緣何燃燒事故頻發?

      1.使用三元鋰電池是頻繁燒車的技術原因

      電池組和汽油箱一樣,是一種含高能物質的部件,是電動汽車安全性的物質基礎。鋰離子電池中的電解液用易燃的溶劑配制而成,正極氧化劑和負極還原劑只隔一層微米級厚的隔膜,內短路則生熱。現在企業為追求高比能量,所用的隔膜更薄,更易發生內短路。充放電時,電池內阻生熱,高倍率時生熱更多,在達到一定溫度時,正極上的氧化劑易與電解液發生化學反應,尤其是三元材料還會分解出初生態氧,這是一種比氧氣活潑得多的狀態,極易與還原性物質起化學反應。大量的化學反應熱造成熱失控,會產生大量氣體,導致氣壓升高,繼而發生電池破裂、燃燒、爆炸等事故。

      所以,正極上的氧化劑不同,發生熱失控的溫度也不同。正極材料熱失控溫度越低,電池的安全性越差。三元正極電池安全性低于磷酸鐵鋰電池及其他電池。

      2.重點發展純電動汽車是頻繁燒車的發展路線原因

      這些年,科技部主導的電動汽車“三縱”發展路線變了又變,由純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車,到純電動汽車、插電式電動車、燃料電池電動汽車,再到純電動汽車、增程式電動車、燃料電池電動汽車。其中,混合動力汽車約經過兩年改為插電式;維持約5年后,今年又改為增程式;始終不變的是純電動汽車和燃料電池電動汽車。

      目前,燃料電池汽車有許多難題要解決,離市場化還很遠。純電動汽車是重點,但高補貼下的長里程純電動汽車需解決五大焦慮。一是里程焦慮:即使多帶電池也有斷電擔憂;車身重,不節電;空調用電嚴重縮短里程。二是安全焦慮:電池多且比能量高,危險性大,易發生燃燒爆炸事故。三是充電焦慮:充電樁要密集,費錢、費地仍難滿足要求。四是價格焦慮:電池用量大、價格高、競爭力低。五是電池焦慮:電池壽命短于整車,第二、三套電池要用戶另外出錢。

      補貼停止后,里程越長、原補貼越高的車就越難賣出去。目前只宜做耗電少、安全與里程矛盾小的微小型電動車。

      純電動汽車追求長里程,導致過度多裝電池,安全性下降,這一技術發展路線是頻發燒車的原因。

      3.重金補貼長里程純電動車是頻發燒車的政策原因

      由于電動汽車里程指標以及補貼與純電動里程掛鉤,因而逼出全國性的“人造三元風”;補貼與電池比能量掛鉤,導致三元電池鎳的用量不斷增多,鎳鈷錳三者的比例從333、523、622正逐步走向811,而能量密度越高危險性越大

      不合理的補貼政策是頻發燒車的原因。

      4.里程作為矛盾的主要方面是頻發燒車的思想方法原因

      電動汽車的主要矛盾是安全與里程的對立。里程被認為是矛盾的主要方面,安全性被認作矛盾的次要方面,這是思想方法的錯誤,是造成發展路線、政策、技術發生問題的根源。

      綜上所述,我國新能源汽車的發展路線和政策,誤導大用、急用三元鋰離子電池,激化了安全與里程的矛盾,其后果便是電動汽車燒車事件頻發。而且,車身重、耗電多、實際排放高,背離了電動汽車節能減排的初衷。

      ■ 用增程技術可解決安全與里程矛盾

      近十年來,楊裕生教授的主張可歸結為兩句話。原則:用好安全成熟的電池,發展節能減排的電動汽車;技術路線:以微小型純電動車為突破口,大中型車發展純電驅動的增程式。微小型純電動車可用鉛酸電池做低速車,也可用鋰離子電池做高速車,由市場決定;增程式電動車可解決純電動汽車的五大焦慮,市場化最可行。

      令人欣慰的是,筆者的主張逐漸被接受。科技部今年1月將增程式列入“新三縱”;國家發改委在7月發布的《汽車產業投資管理規定(征求意見稿)》中將增程式列入純電動汽車類。一旦新能源汽車補貼停止,產業進入市場化階段后,預計微小型純電動車和增程式電動車將得到快速發展。

      筆者將增程式車技術的發展劃分為三代。

      第一代增程式電動汽車是在純電動汽車上加裝增程器,單純是為了增加行駛里程,電用完了由增程器發電。寶馬i3為例,如加裝增程器則加價15%,0.7L排量發動機,增程模式的車輛百公里油耗為5.35L。該小型車電池重,增程器功率高、耗能多,增程器發電與電池簡單串聯,所以油耗較高。

      第二代增程式電動汽車在技術上優化了電力系統,發動機減小、發動機能效優化、電池少且成本下降,車重減輕更節能。其優點在于電池組不會過充和過放,壽命延長,安全性較高;磷酸鐵鋰電池比能量合適,安全性進一步提高;電池少,受補貼退坡和取消的影響小;增程行駛時比燃油車節油50%以上,大為省錢;可以不外接充電,免建充電樁,且能遠距離行駛;如有充電條件,城市百公里內節油率達80%以上;可沿用燃油車的生產及加油設施,便于發展;無里程、安全、充電、價格、電池五大焦慮。

      第二代增程式是燃油車與電動車的融合,它改變了第一代單純延長續駛里程的局限性,實現了節能減排。此技術已用于多款車輛,比如華龍新能源汽車有限公司的12米增程式客車,采用磷酸鐵鋰電池,市區公交模式百公里油耗12L,公路模式百公里油耗16.3L;加拿大Plan B公司的增程式卡車能降低70%污染物排放,百公里油耗17L;日產汽車NOTE的e-POWER動力系統屬于串聯式混合動力,采用三缸1.3L排量發動機,電池1.5kWh,百公里油耗僅2.9L;山東德州富路集團的增程式低速車,采用鉛酸電池,單缸0.2L發動機,油電效率299g/(kW·h),百公里油耗僅1.8L。

      不過,第二代增程式電動車由于增程器發電充給電池,電池給電動機供電,電流全部流過電池組,所以也有不足之處。一是電池充電-放電過程中能量至少有10%損耗;二是電池用量雖比純電動汽車少,但因功率要滿足最高車速要求,電池用量仍需純電動汽車的約40%,車價明顯高于燃油車;三是電池較多,車身較重,有減重節能潛力;四是電池始終高負荷工作,壽命受到影響。

      目前,我國江蘇公爵新能源汽車公司提出“發動機發電直接驅動電動車”,簡稱“發電直驅電動車”,可稱為第三代增程式技術。車上發電機發的電不必經過電池而直接驅動電動機,克服了第二代增程式的缺點,且具備第二代的所有優點,并可減少電池充電-放電10%能量損耗。其優點是:電池進一步減少,車重減輕,降低電耗;電池的大電流工作機會少,壽命延長;電池用量少,成本進一步降低;再算上高節油率,車輛全生命周期總費用遠低于同級別燃油車。而且,該技術適用于各種車輛,有助于節能減排。

      或許有人會說,增程式還是要燒油,不是最終目標。對此,筆者想指出兩點,其一,如果我國汽車油耗降到現在的一半以下,每年將節省原油2億噸,這將有效地改善環境,提高能源安全,也可讓我國由汽車大國向汽車強國邁進一大步。其二,純電動車未必是最終目標,其裝電池多、車身重、耗電多,特斯拉在新加坡受罰便說明其弊端。對于新能源汽車來說,應考核其全生命周期的節能減排。

      而且,未來的增程式電動車可不燒油,改燒乙醇,既節能又不增加CO2排放。因此,筆者認為,增程式不是“向純電動汽車的過渡”,而是未來車輛的主力。

      總而言之,電動汽車的主要矛盾是安全與純電動里程間的矛盾。電動汽車應該減少電池用量、提高安全性、降低車價,而不是片面追求長里程、多裝電池,或拼命提高比能量、增加危險性。解決的辦法一是產品微小型化二是發展增程式電動車(或微小型化+增程式),這是應對補貼退坡、走向市場化的最佳技術路線。值得一提的是,增程式電動車與磷酸鐵鋰電池是絕佳配對,解決了安全與里程的主要矛盾,最適合市場化。

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