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      电动汽车为何燃烧事故频发?

      2018-10-23 18:48

      来自 :中国汽车报

      作者 :杨裕生

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      特斯拉使用的是三元锂离子电池,去年以前已有十余辆车发生起火燃烧事故,今年5月又有4辆车先后燃烧,造成3死1伤。今年1~6月,国外新能源汽车发生自燃起火事故6起。

      电动汽车缘何燃烧事故频发?

      1.使用三元锂电池是频繁烧车的技术原因

      电池组和汽油箱一样,是一种含高能物质的部件,是电动汽车安全性的物质基础。锂离子电池中的电解液用易燃的溶剂配制而成,正极氧化剂和负极还原剂只隔一层微米级厚的隔膜,内短路则生热。现在企业为追求高比能量,所用的隔膜更薄,更易发生内短路。充放电时,电池内阻生热,高倍率时生热更多,在达到一定温度时,正极上的氧化剂?#23376;?#30005;解液发生化学反应,尤其是三元材料还会分解出初生态氧,这是一种比氧气活泼得多的状态,极?#23376;?#36824;原性物质起化学反应。大量的化学反应热造成热失控,会产生大量气体,导致气压升高,继而发生电池破裂、燃烧、爆炸等事故。

      所以,正极上的氧化剂不同,发生热失控的温度也不同。正极材?#20808;?#22833;控温度越低,电池的安全性越差。三元正极电池安全?#32536;?#20110;磷酸铁锂电池及其他电池。

      2.重点发展纯电动汽车是频繁烧车的发展路线原因

      这些年,科技部主导的电动汽车“三纵”发展路线变了又变,由纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车,到纯电动汽车、插电式电动车、燃料电池电动汽车,再到纯电动汽车、增程式电动车、燃料电池电动汽车。其中,混合动力汽车约经过两年改为插电式;维持约5年后,今年又改为增程式;始终不变的是纯电动汽车和燃料电池电动汽车。

      目前,燃料电池汽车有许多难题要解决,离市场化还很远。纯电动汽车是重点,但高补贴下的长里程纯电动汽车需解决五大焦虑。一是里程焦虑:即使多带电池也有断电担忧;车身重,不节电;空调用电?#29616;?#32553;短里程。二是安全焦虑:电池多且比能量高,危险?#28304;螅?#26131;发生燃烧爆炸事故。三是充电焦虑:充电桩要密集,费钱、费地?#38405;?#28385;足要求。四是价格焦虑:电池用量大、价格高、竞争力低。五是电池焦虑:电池寿命短于整车,第二、三套电池要用户另外出钱。

      补贴停止后,里程越长、原补贴越高的车就越难卖出去。目前只宜做耗电少、安全与里程矛盾小的微小型电动车。

      纯电动汽车追求长里程,导致过度多装电池,安全性下?#25285;?#36825;一技术发展路线是频发烧车的原因。

      3.重金补贴长里程纯电动车是频发烧车的政策原因

      由于电动汽车里程指标以?#23433;?#36148;与纯电动里程挂钩,因而逼出全国性的“人造三元风?#20445;?#34917;贴与电池比能量挂钩,导致三元电池镍的用量不断增多,镍钴锰三者的比例从333、523、622正逐步走向811,而能量密度越高危险性越大

      不合理的补贴政策是频发烧车的原因。

      4.里程作为矛盾的主要方面是频发烧车的思想方法原因

      电动汽车的主要矛盾是安全与里程的对立。里程被认为是矛盾的主要方面,安全性被认作矛盾的次要方面,这是思想方法的错误,是造成发展路线、政策、技术发生问题的根源。

      综上所述,我国新能源汽车的发展路线和政策,误导大用、急用三元锂离子电池,激化了安全与里程的矛盾,其后果便是电动汽车烧车事件频发。而且,车身重、耗电多、?#23548;?#25490;放高,背离了电动汽车节能减排的初衷。

      ■ 用增程技术可解决安全与里程矛盾

      近十年来,杨裕生教授的主张可归结为两句话。原则:用好安全成熟的电池,发展节能减排的电动汽车;技术路线:以微小型纯电动车为突破口,大中型车发展纯电驱动的增程式。微小型纯电动车可用铅酸电池做?#36864;?#36710;,?#37096;?#29992;锂离子电池做高速车,由市场决定;增程式电动车可解决纯电动汽车的五大焦虑,市场化最可?#23567;?/p>

      令人欣慰的是,笔者的主张逐渐被接受。科技部今年1月将增程式列入“新三纵?#20445;?#22269;家发改委在7月发布的《汽车产业投?#20351;?#29702;规定(征求意见稿)》中将增程式列入纯电动汽车类。一旦新能源汽车补贴停止,产业进入市场化阶段后,预计微小型纯电动车和增程式电动车将得到快速发展。

      笔者将增程式车技术的发展划分为三代。

      第一代增程式电动汽车是在纯电动汽车上加装增程器,单纯是为了增?#26377;?#39542;里程,电用完了由增程器发电。宝马i3为例,如加装增程器则加价15%,0.7L排量发动机,增程模式的车辆百公里油耗为5.35L。该小型车电池重,增程器功率高、耗能多,增程器发电与电池简单串联,所以油耗较高。

      第二代增程式电动汽车在技术上优化了电力?#20302;常?#21457;动机减小、发动机能效优化、电池少且成本下?#25285;?#36710;重减轻更节能。其优点在于电池组不会过充和过放,寿命延长,安全性较高;磷酸铁锂电池比能量合适,安全性进一步提高;电池少,受补贴退坡和取消的影响小;增程行驶时比燃油车节油50%以上,大为省钱;可以不外接充电,免建充电桩,且能远距离行驶;如有充电条件,城市百公里内节油率达80%以上;可沿用燃油车的生产及加油设施,便于发展;无里程、安全、充电、价格、电池五大焦虑。

      第二代增程式是燃油车与电动车的融合,它改变了第一代单纯延长续驶里程的局限?#35029;?#23454;现了节能减排。此技术已用于多款车辆,?#28909;?#21326;龙新能源汽车有限公司的12?#33258;?#31243;式客车,采用磷酸铁锂电池,市区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公司的增程式卡车能降低70%污染物排放,百公里油耗17L;日产汽车NOTE的e-POWER动力?#20302;?#23646;于串联式混合动力,采用三缸1.3L排量发动机,电池1.5kWh,百公里油耗仅2.9L;山东德州富路集团的增程式?#36864;?#36710;,采用铅酸电池,单缸0.2L发动机,油电效率299g/(kW·h),百公里油耗仅1.8L。

      ?#36824;?#31532;二代增程式电动车由于增程器发电充给电池,电池给电动机供电,电流全部流过电池组,所以也有不足之处。一是电池充电-放电过程中能量至少有10%损耗;二是电池用量虽比纯电动汽车少,但因功率要满足最高车速要求,电池用量仍需纯电动汽车的约40%,车价明显高于燃油车;三是电池较多,车身?#29616;兀?#26377;减重节能潜力;四是电池始终高负荷工作,寿命受到影响。

      目前,我国江?#23637;?#29237;新能源汽车公司提出“发动机发电直?#24551;?#21160;电动车?#20445;?#31616;称“发电直驱电动车?#20445;?#21487;称为第三代增程式技术。车上发电机发的电不必经过电池而直?#24551;?#21160;电动机,克服了第二代增程式的缺点,且具备第二代的所有优点,并可减少电池充电-放电10%能量损耗。其优点是:电池进一步减少,车重减轻,降低电耗;电池的大电流工作机会少,寿命延长;电池用量少,成本进一步降低;再算上高节油率,车辆全生命周期总费用远低于同级别燃油车。而且,该技术适用于各种车辆,有助于节能减排。

      或许有人会?#25285;?#22686;程式?#25925;?#35201;烧油,不是最终目标。?#28304;耍?#31508;者想指出两点,其一,如果我国汽车油耗降到现在的一半以下,每年将节省原油2亿吨,这将有效地改善环境,提高能源安全,?#37096;?#35753;我国由汽车大国向汽车强国迈进一大步。其二,纯电动车未必是最终目标,其装电池多、车身重、耗电多,特斯拉在新加?#29575;?#32602;便?#24471;?#20854;弊端。对于新能源汽车来?#25285;?#24212;考核其全生命周期的节能减排。

      而且,未来的增程式电动车可不烧油,改烧乙醇,既节能又不增加CO2排放。因此,笔者认为,增程式不是“向纯电动汽车的过渡?#20445;?#32780;是未来车辆的主力。

      总而言之,电动汽车的主要矛盾是安全与纯电动里程间的矛盾。电动汽车应该减少电池用量、提高安全性、降低车价,而不是片面追求长里程、多装电池,或拼命提高比能量、增加危险性。解决的办法一是产品微小型化二是发展增程式电动车(或微小型化+增程式),这是应对补贴退坡、走向市场化的最佳技术路线。值得一提的是,增程式电动车与磷酸铁锂电池是绝佳配?#35029;?#35299;决了安全与里程的主要矛盾,最适合市场化。

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