工業和信息化部表示動力電池需將重心轉向系統安全,并要求新能源汽車制造商和動力電池供應商在今年10月底前完成對新能源車輛的安全檢查。
安全一直是新能源汽車關注的焦點。5月以來,新能源車輛發生的多起自燃事件,再次將市場的注意力集中在新能源車輛的安全性上。事實上,動力電池作為新能源汽車安全的核心,其安全技術一直在不斷升級,從單一的安全轉向系統安全,到不斷“夯實”新能源汽車的安全底線。
集中精力檢查電池
據悉,該行業被稱為“歷史上最嚴重的”,關鍵是要有汽車銷售,庫存的防水保護,高壓線束、汽車碰撞,汽車動力電池,汽車充電設備,電池盒,機械部件和易損件安全隱患排查工作,并根據實際的交通狀況,采取有效技術措施,減少車輛火災風險。
根據工信部發布的《新能源汽車安全檢查參考清單》,安全檢查的主要內容為動力電池,包括外觀檢查、軟件診斷、氣密性試驗、開箱檢查和更換。
事實上,自5月初以來,新能源汽車安全的政策水平一直在上升。5月初,工信部發布了《電動汽車動力電池安全要求》、《電動汽車安全要求》和《電動公交車安全要求》三大強制性國家標準,將于2021年1月1日起實施。
據了解,這三項強制性標準在中國原推薦國家標準的基礎上,完全符合中國主導的《聯合國電動汽車安全全球技術條例》,進一步完善和優化了電動汽車和動力電池產品的安全技術要求。
5月26日,工業和信息化部召開了加強新能源汽車國家標準執行工作的專項會議,要求所有新能源汽車產品達到國家標準。
這些政策最強調新能源汽車動力電池的安全性。在優化電池單元和模塊安全要求的同時,重點強調了電池系統的熱安全、機械安全、電氣安全和功能安全要求。測試項目包括系統熱擴散、外部火災、機械沖擊、模擬碰撞、濕熱循環、振動泡水、外部短路、超溫、過充等。
重心轉向系統安全
隨著動力電池技術的不斷升級,新能源汽車的安全關注點正逐步從電池技術安全轉向系統安全。
我國的汽車動力電池安全標準經歷了多次升級和規范:2006年該行業標準首次發布時,新能源汽車行業還處于培育階段,所以主要參照的是消費電子鋰電池的測試要求。2015年新行業標準再次發布時,已經積累了10年的研發示范經驗。在單機、模塊測試的基礎上,增加了電池系統的級安全要求,對系統的集成開發起到了重要的指導作用。
在過去的兩年里,中國的新能源汽車工業取得了令人矚目的成就。中國還應歐美、日本等發達國家的邀請,率先在全球電動汽車安全技術法規中主導動力電池部分,形成強制性安全標準體系。該標準強化了電池系統的熱安全、機械安全、電氣安全、功能安全等要求,模擬了外部著火、機械沖擊、濕熱循環、振動泡水、超溫、過充等實際場景。單針試驗作為一個獨立項目,在本標準中正式取消。僅作為單片熱控的觸發條件,要求電池系統在單片熱控發生后5分鐘內不得著火或爆炸,給船員安全逃生留有時間。也就是說,針穿不穿不再重要。關鍵在于系統在對單電池進行了熱控制后,能否控制不可控熱量的擴散,為各類電池的安全應用設定了基本閾值。
對此,許多業內專家表示,動力電池的安全標準已經從單一的安全轉向了電池的整體系統安全。電池貫穿整個過程的安全使用,這是一個系統工程,包括電池的單一設計、系統集成、動態監測和系統保護,等等,以確保產品是安全的,在生命周期的各個階段,真正提高電池的安全性能在實際意義。
清華大學教授、汽車研究所所長陳全時曾擔任國家電動汽車標準委員會副主任,參與了中國幾乎所有電動汽車標準的制定。他說,穿刺測試一直存在爭議,關于是否應該有這樣的測試一直存在激烈的爭論,這是當前標準的可選部分。
電池安全性不斷提升
針對電池安全問題,各大新能源汽車廠商和電池廠商通過不同的技術路線和不同的產品,不斷探索和嘗試提高汽車動力電池的安全性。
在動力電池領域,目前主流的是磷酸鐵鋰電池和三元電池,其他如鈦酸鋰、錳酸鋰等也有一定的應用,和一些新系統電池包括固態電池、鎂電池,無鈷電池,氫燃料電池等等也在研發和探索階段。
技術路線是市場和用戶的共同選擇。由于新能源汽車應用領域廣泛,應用場景多樣,對動力電池的需求也多樣化。鋰鐵電池是我國的特色,具有安全性高、壽命長等特點,主要應用于電動客車、物流車等商用車。三元電池能量密度高,能有效解決私家車用戶的里程焦慮,已成為全球新能源乘用車的主流解決方案。
正因為如此,許多汽車制造商和電池制造商基本上保持著各種技術路線平行發展的狀態。在鋰鐵電池和三元電池大量投放市場的同時,其他技術路線的預研和技術儲備也在進行。以國內汽車動力電池市場占有率最高的寧德時代為例,其三元電池和鐵鋰電池的產銷均處于行業前列,相對于其他電池技術路線保持著技術優勢。
隨著研發投入的不斷加大,各種電池技術路線也在不斷升級,以彌補自身的不足。針對鐵鋰電池能量密度低的缺點,比亞迪推出了刀片電池,通過結構的改變使得同體積鐵鋰電池的能量得到了極大的提高。為解決三元電池穩定性低的問題,寧德時代經過多年的研發,創造了“控制短路”安全技術。三元電池在受到劇烈穿刺或外部金屬異物(如針刺)沖擊進入電池的情況下,還可以保證電池內部沒有大電流短路,不會造成電池的熱控制。
寧德時代2017年,率先在克服高能量密度的問題世界上三元電池針刺在回應的需求單一技術的歐洲汽車公司高能量密度三元電池可以通過針刺測試,和寄給德國萊茵大黃酸供客戶測試和認證。報告結果顯示,在針刺實驗中,三元電池不著火,不爆炸,電池溫度僅為35.1℃。
隨著“新基礎設施”建設的加快,中國新能源汽車產業正處于一個新的發展階段。而這也必然會促進包括動力電池在內的相關產業的快速發展。安全,尤其是電池安全,作為新能源汽車產業的首要問題,也將成為未來推動新能源汽車和電池產業發展的重要動力。
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