純電動車的安全事故基本都是由于動力供給系統-電池系統引起的。但電池系統的安全失效不僅僅是由單體電芯引起。作為一個由單體電池,電管理系統,熱管理系統,機械零部件綜合組成的復雜系統,其中機械連接的穩定性會帶來熱和電阻的不均勻性,可導致電池之間局部過熱或一致性變差;電管理和熱管理不僅涉及電池的安全使用(過壓,欠壓),同時也涉及熱的不一致帶來的電池不一致,在這種情況下如果電管理失效,可導致熱失控,即我們經常說的熱電一體化設計,熱電耦合課題。
所以,電池系統安全性與電芯安全性之間是充分非必要關系,而非充要關系。
二.電芯的安全性失效因素
電芯的安全失效的可能原因有內短路和濫用(包括外部撞擊),但絕大多數是由內短路引起的(在現有公開的電動車安全事故分析中雖然公開原因不提及此,但不可否認這是主要因素)。而內部短路與體系是沒有任何關系的,主要取決于電池的制成控制。對制成控制的管理恰恰是國內落后于國外的關鍵所在,也是以后精細化發展必須要提高的一個短板。
制成控制不好,不僅可能引起內短路,同時可帶來電池一致性的問題。一致性問題反過來會由于電池系統電管理的“突發”問題引起整個系統的失效,即制成是根本,一致性與安全也是串聯的影響關系。
三.材料的安全性與電池安全性的關系
關于材料與電池的安全性關系,專業人士都很熟悉的三張圖:電池的熱失控步驟圖,材料的DSC/ARC圖和電池的ARC圖(省略),清晰地看出電池的安全性與材料的安全性之間是充分非必要關系,而不是充要關系。但恰恰是材料的DSC圖成為大家詬病三元不好的重要依據。我想在第一點里已經提及它們的關系了。
四.三元電池和磷酸鐵鋰電池性能比較
對于壽命毋庸置疑,現有技術磷酸鐵鋰優勢很大,這是現有技術下的共識。那么針對標題我有個發問:同等條件下,三元電池的產熱是否就一定高于磷酸鐵鋰?,答案當然是否定的,電池的產熱與電極的設計有很大的關系,材料導電性的差異能夠通過電池的設計來彌補。
而安全的根源是熱,除去內短路和濫用帶來的影響,似乎看不出正常的發熱與材料有何直接關聯。
所以在安全性上,材料是前提,合理設計是基礎,制成控制是核心,電池可靠管理是關鍵。
在安全性方面再謹慎一點也不為過,安全無小事,進行充分論證也是必要的,希望這種論證能夠有更多的數據支撐,能夠引入更多技術工作者的高度參與。百花爭鳴,百花齊放,對行業健康發展才是有利的,對此我的建議是:
1、建立電池企業安全健康檔案:如在客車上出任何安全問題都應該立即停止供貨,直至查明可信的問題根源并整改后方能放行;
2、嚴肅事故調查的過程和透明度,提高調查結果的公信力。調查不是淺嘗輒止,欲蓋彌彰;
3、逐漸建立電池企業品質檔案:2015年可以說任何動力電池企業都不缺訂單,這勢必造成魚龍混雜,影響整個行業的健康發展,國家應該逐步全面的評估電池企業的生產制備能力和品質控制能力,給予整車廠必要的建議。
高歌猛進的發展催生了很多管理不善的電池企業,可以悲觀的預期,2016-2017年電動車安全事故發生頻率必然會有所增加,電動車的發展任重道遠。