三元電池安全標(biāo)準(zhǔn)正在制定：電動(dòng)車或走向無線充電

    鋰電世界  不過由于客車企業(yè)車型過多，產(chǎn)品開發(fā)周期過短等因素，電動(dòng)客車安全隱患更大，需要重點(diǎn)監(jiān)管。當(dāng)問及三元電池暫停使用有無放開時(shí)間表時(shí)，歐陽明高稱相關(guān)部門目前正在制定相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。

    “安全是一個(gè)正反饋的概念，而并非我們一強(qiáng)調(diào)安全，就讓大家覺得電動(dòng)汽車不安全。電動(dòng)汽車還是需要不斷創(chuàng)新的新興產(chǎn)業(yè)，既需要社會(huì)寬容，同時(shí)也需要減少脆弱性，不要因?yàn)橐粌纱伟踩鹿剩蛧樑芟M(fèi)者。”百人會(huì)負(fù)責(zé)人在8月12日百人會(huì)夏季論壇暨電動(dòng)汽車安全報(bào)告媒體交流會(huì)上表示。

    在當(dāng)天的交流會(huì)上，中國電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)、清華大學(xué)汽車工程系教授歐陽明高指出，電動(dòng)汽車安全性涉及三個(gè)方面。

    一是電池行業(yè)，這是最基礎(chǔ)、最核心的電池安全領(lǐng)域，需要進(jìn)行嚴(yán)格的熱管理；二是充電行業(yè)，這是一個(gè)新興行業(yè)，有待進(jìn)一步規(guī)范，無線充電將是未來方向；三是整車行業(yè)，由于電動(dòng)汽車的安全驗(yàn)證嚴(yán)格，整體質(zhì)量較好，但企業(yè)仍需要關(guān)注高壓電機(jī)系統(tǒng)、碰撞測(cè)試以及防水防塵工藝。

    不過由于客車企業(yè)車型過多，產(chǎn)品開發(fā)周期過短等因素，電動(dòng)客車安全隱患更大，需要重點(diǎn)監(jiān)管。當(dāng)問及三元電池暫停使用有無放開時(shí)間表時(shí)，歐陽明高稱相關(guān)部門目前正在制定相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。

    熱失控需謹(jǐn)慎評(píng)估

    電池安全性與溫度有關(guān)。“電池與發(fā)動(dòng)機(jī)等其它部件不同，隨著溫度上升到某一溫度，電池會(huì)開始產(chǎn)生副反應(yīng)，副反應(yīng)會(huì)連鎖形成電池放熱，達(dá)到一定程度會(huì)使內(nèi)部短路、隔膜崩潰、電解液燃燒，使溫度迅速上升，形成熱失控，到達(dá)最高溫度會(huì)形成冒煙、起火甚至爆炸。”歐陽明高表示。

    其中，需要注意的是三個(gè)特征溫度：一是“自生熱起始溫度”；二是“熱失控起始溫度”，如短路、大規(guī)模燃燒；三是“熱失控”最高溫度，如內(nèi)部核心溫度達(dá)到900度甚至接近1000度。

    “電池只能在一定溫度范圍內(nèi)才能正常工作，溫度高了不行，低了也不行。低溫環(huán)境下，電池容量放不出來，也充不進(jìn)去，這是因?yàn)殡姵貥O化導(dǎo)致的。總之，電池怕冷，如果電池溫度太低，它就不能正常工作。高溫環(huán)境下，電池也不能正常工作，正常工作范圍是在45度以內(nèi)，如果溫度到達(dá)90至100度，問題就產(chǎn)生了。電池就會(huì)引起一系列‘自生熱反應(yīng)’。”歐陽明高稱。

    “但是有的材料體系熱失控最高溫度只有三四百度，有的電池只冒煙，這跟電池材料體系相關(guān)性很大，不同體系的電池溫度指標(biāo)并不相同。”他解釋道。

    盡管電池材料情況不一，但都會(huì)有“自生熱起始溫度”，達(dá)到這個(gè)溫度電池會(huì)形成副反應(yīng)，一般是放熱。

    放熱反應(yīng)會(huì)引起溫度升高，溫度升高之后又會(huì)引起另一個(gè)副反應(yīng)，導(dǎo)致溫度再升高，形成連鎖反應(yīng)。

    當(dāng)溫度達(dá)到150-250度時(shí)，熱失控就會(huì)發(fā)生，如隔膜崩潰、電解液燃燒等，最高能達(dá)到900度以上高溫。

    歐陽明高進(jìn)一步指出，鋰電池由于特性原因存在安全隱患，但并不等于電動(dòng)車就一定不安全。所以，為了防止電池?zé)崾Э兀枰獓?yán)格的熱管理，從加熱、散熱、隔熱三個(gè)方面使電池溫度始終保持正常范圍內(nèi)。

    所謂散熱，簡(jiǎn)言之，就是通過冷卻系統(tǒng)來散熱，這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，有風(fēng)冷、水冷等散熱方式。而冬天溫度低時(shí)還需加熱，但加熱是一個(gè)技術(shù)相對(duì)較難的系統(tǒng)；所謂隔熱，是當(dāng)一個(gè)電池出現(xiàn)熱失控情況后，問題尚未嚴(yán)重時(shí)就要進(jìn)行隔熱，以防出現(xiàn)像點(diǎn)鞭炮一樣一個(gè)接一個(gè)發(fā)熱，第一個(gè)電池?zé)醾鲗?dǎo)到下一個(gè)電池，形成連鎖反應(yīng)。

    電動(dòng)車推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型

    由于我國充電樁行業(yè)整體水平相對(duì)落后，產(chǎn)品準(zhǔn)入門檻低，質(zhì)量參差不齊。歐陽明高認(rèn)為，電池充電時(shí)容易引發(fā)安全問題，而充滿電的電動(dòng)車更容易出現(xiàn)安全事故。

    “如果電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題，充電樁可能并不能及時(shí)反應(yīng)，電池過充達(dá)到150%就會(huì)出現(xiàn)大事故，而電池常常充到100%以上，短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)太大問題，但長(zhǎng)期使用電池壽命和安全就會(huì)受到影響。”歐陽明高說。

    此外，在充電行業(yè)中，無線充電的效率正在逐漸提高。無線充電是高頻的，新一代半導(dǎo)體電力電子器件適合高頻，所以它的能量效率并不比傳統(tǒng)的充電方式低多少。

    “新一代電力電子器件的出現(xiàn)，使得無線充電技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，它的效率在提升，傳統(tǒng)的充電方式效率達(dá)到90%以上就非常好了，現(xiàn)在無線充電效率也可以達(dá)到90%以上。”歐陽明高說。

    但在成本方面，目前的無線充電要比傳統(tǒng)電池高。不過，無線充電在安全性、便利性等方面會(huì)有很大提升，這一點(diǎn)可以體現(xiàn)在充電體驗(yàn)上。

    “前一段時(shí)間下大雨，電動(dòng)汽車面臨的主要問題是充電口進(jìn)雨。如果使用無線充電，就可以避免這個(gè)問題。另外使用無線充電，下了車直接走人，就像現(xiàn)在加油站自助加油那樣方便，充電體驗(yàn)的要求高了之后，肯定會(huì)需要無線充電的技術(shù)。”歐陽明高說。

    此外，無線充電的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用除了取決于新一代的電力電子器件，還要依靠精確定位。

    “不是人開著去定位，而是要跟車輛的智能化結(jié)合。”歐陽明高稱，“所以下一步的發(fā)展方向是雙向，車網(wǎng)融合。因此在充電這一端的技術(shù)變革將是由有線向無線發(fā)展、由單向充電向雙向饋電發(fā)展，電網(wǎng)往車送電，將來車也可以往電網(wǎng)回送電。”

    電動(dòng)車曾受人詬病并不環(huán)保，因?yàn)殡姵乇旧淼碾娏縼碓从谌济喊l(fā)電，這一過程還會(huì)放出大量二氧化碳。不過，歐陽明高認(rèn)為這個(gè)故事沒講完。

    “《第三次工業(yè)革命》這本書講的就是未來的電動(dòng)車是用能、儲(chǔ)能、回饋能源的終端，即電動(dòng)車是能源終端、信息終端，也是物流終端。在這個(gè)方向上，無線充電將會(huì)起到非常重要的作用。”歐陽明高認(rèn)為，這才是電動(dòng)車的完美故事結(jié)局。

    類似于特斯拉最近要收購美國最大家用太陽能企業(yè)Solarcity，馬斯克的目的是要實(shí)現(xiàn)利用太陽能為電動(dòng)汽車充電，并且將多余的電能儲(chǔ)存起來以備后用。“這樣每家每戶都是發(fā)電廠，如果電多了，電網(wǎng)里面收購電價(jià)合適時(shí)用戶就可以賣電，如果電特別便宜時(shí)還可以買電，電網(wǎng)波谷時(shí)充電，電網(wǎng)波峰時(shí)就能夠用電動(dòng)車放電。所以故事講到這個(gè)程度，就不會(huì)再說電動(dòng)車不清潔。”

    歐陽明高認(rèn)為，能源轉(zhuǎn)型再過30至40年將會(huì)完成，目前太陽能轉(zhuǎn)化效率最高已達(dá)到30%，當(dāng)成本慢慢降低之后就會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。“太陽能、風(fēng)能都是間歇式能源，它要儲(chǔ)能，最好的方式就是電池。”