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十年后固態電池將促進電動汽車普及

作者:阮元元 王納 來源:廣州日報 發布時間:2019-06-19 瀏覽:
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今年以來,國內蔚來、特斯拉等知名品牌電動汽車安全事故頻發。6月17日,工信部發布《關于開展新能源汽車安全隱患排查工作的通知》(以下簡稱《通知》),《通知》表示,對發生起火燃燒事故的車輛,企業應及時開展事故調查;對隱瞞不報或不配合開展事故調查的行為將予以處罰;確實存在產品缺陷的,生產企業應當主動向主管部門備案召回。

6月18日本報報道的《電動汽車安全調查(上)》,聚焦動力電池安全問題和社會各界的思考。在《電動汽車安全調查(下)》中,廣州日報全媒體記者專訪了中國電池工業協會副理事長、中國科學院物理研究所研究員、博士生導師黃學杰,聽他詳細解釋了關于電動汽車電池的安全與未來。

6月17日,廣東省重點布局的首批4家省實驗室之一松山湖材料實驗室在東莞動工,目前該實驗室正重點推進鋰離子電池新材料研究和中試,這一項目未來將使汽車動力電池的續航能力提升40%、成本下降30%。松山湖材料實驗室副主任、實驗室產業化委員會主任黃學杰也擔任該鋰離子電池新材料研究和中試線建設項目負責人。

哪些情況會引發電動汽車自燃?

記者:請問有哪些原因會引發新能源電動車突發自燃?

黃學杰:雖然線路老化、破損和車內放置易燃物品會容易引起短路和觸發自燃,但電動汽車自燃的主要原因是因為電池熱失控轉為熱蔓延造成。

電池里有正負極、電解液和隔膜,可燃材料很多。觸發電池自燃的原因包括外部短路或內部短路。有了外傷,比如碰撞導致電池包損壞或者電池包之外的線路短路等;電池制造缺陷引起的內部短路,車子充電時暫時好像沒有問題,但內部已經出現了微短路,一段時間之后可能就會燒起來;電池過充電時,導致溫度加速上升引發熱失控自燃。

還有一種情況是電池管理系統出現問題導致電池過熱,隔膜融化導致電池內部短路,進而引發電芯熱失控。

國家是按照電動汽車的續航里程和電池包比能量來劃分補貼,也會導致一些廠商基于補貼利益考慮以及提升自身品牌的宣傳力度而忽視了電池包的安全因素,為了提高電池的能量密度安全設計冗余不足,安全隱患也在增加。

電池是否使用時間越長越危險?

記者:我發現近期自燃事件有一些共同點,首先都不是新車,都屬于舊款且經過了一定里程的使用。能否理解為動力電池使用時間越長越危險?

黃學杰:電動汽車產業還需要更好的電池,大家還在努力中;但在這之前,只能選擇一種至少可以讓汽車運行的電池,這是個妥協之舉。有時電池隨著使用時間安全性會降低,是使用過程中出現了低烈度過熱、過充電問題或者出現機械損傷和電路故障的情況。

哪一種充電模式比較安全?

記者:目前電動車充電,普遍存在快充、慢充和換電池等三種模式,目前比較主流和安全的充電模式是哪種?

黃學杰:電動車快充、慢充接口對應直流、交流接口。一般情況下,應盡量使用慢充,只有在緊急需要時,才使用快充方式。因為快充對于電池的要求非常高,大電流充電會導致電池組溫度升高,電池衰減也會快一些。

電動汽車換電模式是指通過集中型充電站對大量電池集中存儲、集中充電、統一配送,對電動汽車提供電池更換服務,此模式可以解決充電時間過長的問題。

但現階段尚處于發展初期,投資大,運營費用高,與換電模式相配套的標準體系尚未建立,就目前的技術水平和相關法律、商業模式配套而言,還不足以支撐該模式的大規模應用。

電動車電池廣泛使用會加劇環境污染嗎?

記者:國內外電動車目前使用的主要是哪幾種不同技術類別的鋰電池?回收環節存在哪些問題?

黃學杰:電池制造過程中不可避免產生了碳排放,而且能源供應不完善,但電動車目前的污染水平低于內燃機。在電池生產方面,人們已經有了一些經驗,從源頭到生產都能控制污染,提高環保水平。

但電池有使用壽命,到了報廢的時候,電池中很多化學物質需要處理,對于廢棄電池的處理才剛剛起步。這個問題肯定需要解決,這是生產者的責任之一。需要提升電池的循環壽命實現梯級利用,發展更高效的拆解回收技術,通過循環利用減少對新材料的開采需求,提升環境效益。

我國的電動車電池制造技術如何?

記者:我國的電動車電池制造技術如何?

黃學杰:國外主流動力電池企業和國內部分技術領先企業得益于自動化生產技術、工藝裝備和質量控制水平,特別是自動化控制技術、智能化無人制造工廠等能夠保證制造出高品質高水平的動力電池產品。

但是我國還有不少鋰離子電池企業的生產過程還處于單機自動化和局部信息共享的階段,制約了產品質量的進一步提升。

近年來,我國在動力電池生產制造技術及裝備方面有了長足的進步,基本掌握了動力電池裝備的核心技術,單機自動化方面取得了較好的進展,極片生產和化成設備方面縮小了與國際先進水平的差距,在卷繞變形控制、無偏差組裝、激光切割及焊接等某些單項技術方面具備了國際領先的水平,少數企業開始自動化生產線的設計。

電池有輻射嗎?

記者:動力電池是否存在輻射等安全隱患?

黃學杰:不會,電池不存在輻射問題。

記者:石墨烯、黑磷這些新材料用來制作電極,會對電池技術產生重大的變革嗎?

黃學杰:新型的電極材料有很多人在研究,石墨烯有用在正極里作為導電添加劑材料,一般添加量低于百分之一,黑磷等也作為負極材料有人研究,但未見到應用的可能性。

而氫燃料電池直接將燃料的化學能轉變為電能,可滿足特定車型和特定場景的應用要求,將對電動車動力形成有效的補充。

電池是電動汽車的動力源泉,也是一直制約電動汽車發展的關鍵因素。如今電動汽車的續航,不管是動力電池的能量密度還是充電技術,在這幾年都得到了很大的發展。相信,隨著規模化效應之后,三電技術和成本都會有一個質的飛躍。至2030年,比能量倍增的固態電池將會商業化,電動汽車的普及將會更加順暢。

自燃事故給電動車行業帶來哪些警示?

記者:自燃事故給電動車行業帶來哪些警示?

黃學杰:與傳統燃油車相比,電動汽車的成熟程度還不夠,市場化過程目前還面臨一些瓶頸,動力電池是電動汽車關鍵核心部件之一,我們應緊緊依靠先進技術來破解電池成本高、安全可靠性不足和使用不便捷的問題。

安全性不僅僅是業內來努力開發安全性高的電池與系統產品,還要通過遠程運行數據監控、充電監控及保養服務等提升電動汽車使用的可靠性與安全性,避免由于維護、改進不及時或濫用情況而出現安全性與可靠性事故。

關鍵字:固態電池

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