宋楠:新能源车的动力电池(热管理技术)安全详解(上篇)

就在最近一段时间,3台特斯拉S(搭载钴酸锂电池版本)电动汽车先后在中国上海、美国旧金山以及中国香港,静止停放状态爆炸并将损失扩大至周边停放的车辆、物业及相关第三方。当然也正是这段时间,蔚来ES8、上汽荣威ei6、江铃400比亚迪e5电动汽车也发生了燃烧事故。

今天,笔者将会跟各位分享一下,关于电动汽车及搭载的动力电池(热管理技术)安全方面的信息。

1、上海特斯拉S爆炸停止状态爆炸:

4月22日午后在西安蔚来授权服务中心一台正在维修的蔚来ES8发生燃烧,燃烧后火势相当凶猛,由于ES8为全铝车身,因此明火扑灭后车辆几乎只剩下底盘。

2、西安蔚来ES8待维修且停止状态燃烧:

4月22日午后在西安蔚来授权服务中心一台正在维修的蔚来ES8发生燃烧,燃烧后火势相当凶猛,由于ES8为全铝车身,因此明火扑灭后车辆几乎只剩下底盘。

3、杭州上汽荣威ei6行驶状态燃烧:

4月23日,浙江杭州一辆荣威ei6插混车型在路上起火燃烧。据了解,起火点在座舱内,该车整个座舱已经烧光,且发动舱和尾箱都有火烧痕迹,但车辆前后杠保存完整。事故原因正在进一步调查当中。

4、贵阳江铃E400行驶中燃烧:

4月23日,一辆新能源轿车在绥阳往遵义方向的高速公路上起火烧毁。据现场拍摄视频看出自燃车辆为江铃E400车型,视频开始拍摄时车厢内部已经起火,到后续消防队灭火后整车已经燃烧殆尽,具体事故原因还在进一步调查中。

5、武汉比亚迪e5停止状态起火:

4月24日,武汉一中学附近,一辆比亚迪E5纯电动汽车自燃,不过经初步勘察,起火点位于车辆后备箱位置,不过好消息是即使在底部电池接触明火后,动力电池完好无损,没有带来进一步的人员财产损失。

6、美国旧金山特斯拉S停止状态燃烧:

5月3日,一辆特斯拉Model S在美国旧金山的一个私人车库中自燃。所幸没有人员伤亡。目前,旧金山消防部门正在调查起火原因。

7、中国香港特斯拉S停止状态自焚爆炸:

5月13日,香港首宗特斯拉自焚爆炸。一部特斯拉S电动私家车,在新蒲港广场停车场停泊30分钟后,突然立起字或焚烧,并三度爆炸,消防员接报45分钟后降火救熄,特斯拉车头烧毁,车场地面留下大片烧焦痕迹。此前,车主曾两次向厂方投诉其座驾“逹唔着”(意为不能启动),未料竟起火及爆炸。车主敦请厂房彻查及公布意外原因。

从4月22日至5月13日,在短短21天内发生7宗电动汽车起火、燃烧及爆炸事故。在这7宗事故中,3宗特斯拉S电动汽车爆炸、其余4宗其他品牌电动汽车燃烧事故,则因为非动力电池及附属管线因素燃烧。

时间线逆推5年至2013年的特斯拉S上市。号称“颠覆全球车市”的电动汽车,搭载“松下提供的7000余节18650型钴酸锂电芯”的动力电池总成的特斯拉S,有着太多鲜明的技术标签。前后异步感应电机、与全铝车身一体化的动力电池总成、适配超然于是的BMS策略和热管理技术。在特斯拉S进入中国市场后,对推进中国新能源全产业链起到了至关重要的作用,“原来电动汽车可以被制造的这么牛B”。

但是,需要注意的是!

2013年-2016年期间,量产的特斯拉S搭载的是松下提供的6000余节18650型钴酸锂电芯。

2016年-2019年期间,量产的特斯拉S(新状态)和X换装了松下提供的7000-9000余节18650型NCA(镍钴铝)电芯。

2018年-2019年期间,量产的特斯拉3适配的体积更大的松下提供的4000余节21700型NCA(镍钴铝)电芯。

有统计表明,2013年-2019年期间,特斯拉S/X系列发生了超过50宗,行驶、碰撞及充电环节引发的燃烧和爆炸事故。

显然,在过去的6年间,特斯拉使用了2种配方、2种形制3个类比的电芯。从18650型钴酸锂电芯、18650型NAC(镍钴铝)电芯,再到21700型NCA(钴酸铝)电芯的进化,为的是减少电芯数量同时,让电芯的安全性提升的更高。

那么电芯及电池技术在不断提升的同时,特斯拉S/X引发燃烧及爆炸事故依旧不断?

首先要知道的是,2013年量产的特斯拉S的各种技术状态,是在2008年-2009年间进行了标定。在这期间,全球范围可以找到并用于电动汽车量产的动力电池(电芯)也只有松下制造的原本用于数码产品消费类18650型锂电芯。

从技术层面看,18650型电芯,要成为电动汽车动力电池的动力源并且拥有起码300公里、400公里甚至标称500公里续航里程。就要将电芯数量增加至5000、6000甚至7000节。无论多少节电芯,都要具备X2的电极焊接点和与之适配的导线、模具和BMS控制系统。为了满足最基本的安全,特斯拉S/X/3的电池总成都有适配复杂且庞大的液态冷却/预热技术(策略)。

从物理层面看,锂电芯(NCANCM钴酸锂)在低温环境下充放电效率较低,但不会让电芯受损;在高温环境下电芯内的电解液极为容易沸腾并对电芯产生不可逆的损害。如果锂电芯长期在高温工况使用,极具的热量不能第一时间散发,就会使得电解液沸腾,继而变为热失控。最终电芯内部的热量急剧释放,表现为电池总成发烟、发热、起火和爆炸。

作为电动汽车使用者及潜在用户,该如何面对?

无论形势、停放,还是充电状态,都原理包括特斯拉在内及其他不靠谱儿品牌电动汽车。当然,这只是一句玩笑。但是,这句玩笑也是最没有难度、最简单粗暴的做法。

笔者有话说:

在公共停车场,充电站,远离特斯拉、蔚来等连续出现多宗,因动力电池原因引发燃烧和爆炸的电动车,可以最大程度的避免己方利益造成损害。

截止2019年5月29日,中国的上海和香港爆炸的特斯拉S电动车案件调查结果没有发布,车主损失和第三方损失赔偿温度都没有得到确认。

蔚来官方虽然第一时间发布了调查报告,紧接着又发布了1条“充电之90%电量”的技术规范。

无论特斯拉,还是蔚来,都没有拿出任何实质上的燃烧或爆炸解决方案。这一做法已严重损害了与特斯拉S和蔚来ES8,同一维度关联的第三方对集体利益。

因此,笔者建议,在特斯拉和蔚来发布事故调查报告和安全解决方案出台前,远离这些车型吧。诸如特斯拉、蔚来这样的品牌因为适配存在先天安全缺陷的18650型电芯、集成了未经市场考验的动力电池总成。

但是,也有从最开始确定并选择正确的电芯,并首先基于标准电池箱体,然后再进行有别传统汽车型号牵引的正向研发模式的在售。

在后文,笔者将持续解读特斯拉和蔚来避免燃烧或爆炸事故的技术途径以及一款安全的电动汽车所必需的的条件。

文/新能源情报分析网宋楠

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