三元電池安全標準正制定:電動車將走向無線充電?
2016年08月17日 8:43 2831次瀏覽 來源: 21世紀經(jīng)濟報道 分類: 鋰
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,電動客車安全隱患更大,需要重點監(jiān)管。當問及三元電池暫停使用有無放開時間表時,歐陽明高稱相關(guān)部門目前正在制定相關(guān)安全標準。
“安全是一個正反饋的概念,而并非我們一強調(diào)安全,就讓大家覺得電動汽車不安全。電動汽車還是需要不斷創(chuàng)新的新興產(chǎn)業(yè),既需要社會寬容,同時也需要減少脆弱性,不要因為一兩次安全事故,就嚇跑消費者。”百人會負責人在8月12日百人會夏季論壇暨電動汽車安全報告媒體交流會上表示。
在當天的交流會上,中國電動汽車百人會副理事長、清華大學(xué)汽車工程系教授歐陽明高指出,電動汽車安全性涉及三個方面。
一是電池行業(yè),這是最基礎(chǔ)、最核心的電池安全領(lǐng)域,需要進行嚴格的熱管理;二是充電行業(yè),這是一個新興行業(yè),有待進一步規(guī)范,無線充電將是未來方向;三是整車行業(yè),由于電動汽車的安全驗證嚴格,整體質(zhì)量較好,但企業(yè)仍需要關(guān)注高壓電機系統(tǒng)、碰撞測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,電動客車安全隱患更大,需要重點監(jiān)管。當問及三元電池暫停使用有無放開時間表時,歐陽明高稱相關(guān)部門目前正在制定相關(guān)安全標準。
熱失控需謹慎評估
電池安全性與溫度有關(guān)。“電池與發(fā)動機等其它部件不同,隨著溫度上升到某一溫度,電池會開始產(chǎn)生副反應(yīng),副反應(yīng)會連鎖形成電池放熱,達到一定程度會使內(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,到達最高溫度會形成冒煙、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,也充不進去,這是因為電池極化導(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90至100度,問題就產(chǎn)生了。電池就會引起一系列‘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并不相同。”他解釋道。
盡管電池材料情況不一,但都會有“自生熱起始溫度”,達到這個溫度電池會形成副反應(yīng),一般是放熱。
放熱反應(yīng)會引起溫度升高,溫度升高之后又會引起另一個副反應(yīng),導(dǎo)致溫度再升高,形成連鎖反應(yīng)。
當溫度達到150-250度時,熱失控就會發(fā)生,如隔膜崩潰、電解液燃燒等,最高能達到900度以上高溫。
歐陽明高進一步指出,鋰電池由于特性原因存在安全隱患,但并不等于電動車就一定不安全。所以,為了防止電池熱失控,需要嚴格的熱管理,從加熱、散熱、隔熱三個方面使電池溫度始終保持正常范圍內(nèi)。
所謂散熱,簡言之,就是通過冷卻系統(tǒng)來散熱,這個系統(tǒng)設(shè)計非常復(fù)雜,有風(fēng)冷、水冷等散熱方式。而冬天溫度低時還需加熱,但加熱是一個技術(shù)相對較難的系統(tǒng);所謂隔熱,是當一個電池出現(xiàn)熱失控情況后,問題尚未嚴重時就要進行隔熱,以防出現(xiàn)像點鞭炮一樣一個接一個發(fā)熱,第一個電池熱傳導(dǎo)到下一個電池,形成連鎖反應(yīng)。
電動車推動能源轉(zhuǎn)型
由于我國充電樁行業(yè)整體水平相對落后,產(chǎn)品準入門檻低,質(zhì)量參差不齊。歐陽明高認為,電池充電時容易引發(fā)安全問題,而充滿電的電動車更容易出現(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反應(yīng),電池過充達到150%就會出現(xiàn)大事故,而電池常常充到100%以上,短期內(nèi)不會出現(xiàn)太大問題,但長期使用電池壽命和安全就會受到影響。”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,它的效率在提升,傳統(tǒng)的充電方式效率達到90%以上就非常好了,現(xiàn)在無線充電效率也可以達到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、便利性等方面會有很大提升,這一點可以體現(xiàn)在充電體驗上。
“前一段時間下大雨,電動汽車面臨的主要問題是充電口進雨。如果使用無線充電,就可以避免這個問題。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,充電體驗的要求高了之后,肯定會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。”
電動車曾受人詬病并不環(huán)保,因為電池本身的電量來源于燃煤發(fā)電,這一過程還會放出大量二氧化碳。不過,歐陽明高認為這個故事沒講完。
“《第三次工業(yè)革命》這本書講的就是未來的電動車是用能、儲能、回饋能源的終端,即電動車是能源終端、信息終端,也是物流終端。在這個方向上,無線充電將會起到非常重要的作用。”歐陽明高認為,這才是電動車的完美故事結(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現(xiàn)利用太陽能為電動汽車充電,并且將多余的電能儲存起來以備后用。“這樣每家每戶都是發(fā)電廠,如果電多了,電網(wǎng)里面收購電價合適時用戶就可以賣電,如果電特別便宜時還可以買電,電網(wǎng)波谷時充電,電網(wǎng)波峰時就能夠用電動車放電。所以故事講到這個程度,就不會再說電動車不清潔。”
歐陽明高認為,能源轉(zhuǎn)型再過30至40年將會完成,目前太陽能轉(zhuǎn)化效率最高已達到30%,當成本慢慢降低之后就會實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。“太陽能、風(fēng)能都是間歇式能源,它要儲能,最好的方式就是電池。”
責任編輯:李峒峒
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