[汽車之家 技術(shù)] 近日威馬根據(jù)《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理?xiàng)l例》和《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理?xiàng)l例實(shí)施辦法》的要求向國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局備案了召回計(jì)劃。原因在于電池制造過(guò)程疏漏,存在起火隱患。這再次將電動(dòng)車安全性的話題推向臺(tái)前。
● 目前召回的動(dòng)力電池組問(wèn)題源自制造環(huán)節(jié)把控不嚴(yán),具體講是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中混入了不應(yīng)存在的雜質(zhì);
● 這些雜質(zhì)在某些情況下會(huì)促使電池產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象,其一方面會(huì)降低臨界溫度,導(dǎo)致熱失控提前到來(lái),另一方面其引發(fā)的析鋰也可能會(huì)刺穿薄膜,導(dǎo)致自燃;
問(wèn)題到底出在哪兒?
進(jìn)入10月份后,新聞媒體相繼報(bào)道了在福建、北京,共3臺(tái)威馬EX5發(fā)生了自燃現(xiàn)象,10月28日威馬官方發(fā)布了召回通知,并給予車主每日500-700元的賠償。這份文件顯示了動(dòng)力電池組可能因制造環(huán)節(jié)問(wèn)題,存在隱患的情況:
召回問(wèn)題之:混入雜質(zhì)導(dǎo)致異常析鋰
在召回原因中,第一條內(nèi)容是混入雜質(zhì)導(dǎo)致異常析鋰。這涉及到威馬使用的三元鋰電池工作原理以及部分特點(diǎn),為避免難以理解,這次咱們“說(shuō)人話”。
當(dāng)負(fù)極電流過(guò)大或溫度過(guò)低時(shí),就有可能會(huì)發(fā)生鋰金屬電池才有的鋰轉(zhuǎn)化反應(yīng),產(chǎn)生金屬鋰,這也就是所謂的析鋰。
破拆觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)在負(fù)極極片表面出現(xiàn)一層灰色、灰白色或者灰藍(lán)色物質(zhì),這些物質(zhì)就是在負(fù)極表面析出的金屬鋰。
這次威馬爆出的問(wèn)題是生產(chǎn)環(huán)節(jié)把控失誤,出現(xiàn)雜質(zhì)污染的情況,會(huì)最終進(jìn)一步促進(jìn)了析鋰情況的發(fā)生。
召回問(wèn)題之:電芯短路
● 隔膜失效失去電子絕緣性或空隙變大使正、負(fù)極微接觸,出現(xiàn)局部發(fā)熱嚴(yán)重,再進(jìn)一步充放電過(guò)程中,可能向四周擴(kuò)散,形成熱失控;
● 正極漿料中過(guò)渡金屬雜質(zhì)未去除干凈,刺穿隔膜、或促使負(fù)極鋰枝晶生成導(dǎo)致內(nèi)短路;
在去年我們進(jìn)行的《尋電之路》節(jié)目中就提到,很長(zhǎng)一段時(shí)間里,我國(guó)鹽湖提鋰技術(shù)僅能達(dá)到工業(yè)級(jí)材料標(biāo)準(zhǔn),掌握的提取和生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法達(dá)到“電池級(jí)碳酸鋰”的要求。
● 鋰枝晶導(dǎo)致內(nèi)短路
鋰枝晶這個(gè)析鋰反應(yīng)的產(chǎn)物放大看是不規(guī)則且堅(jiān)硬的,它們很容易戳破隔膜,從而導(dǎo)致短路情況的發(fā)生。
上面提到的這些情況是導(dǎo)致報(bào)告中提到的電芯短路的幾種成因之一,現(xiàn)實(shí)中造成車用動(dòng)力電池組電芯短路的問(wèn)題有很多,其中有一大部分是前期開(kāi)發(fā)中難以模擬到的。
結(jié)果之:熱失控
此次召回報(bào)告的第三個(gè)重點(diǎn)是熱失控,電池出現(xiàn)這種情況,意味著已經(jīng)距離自燃一線之隔。而更“可怕”的是在電池出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)崾Э睾,基本?huì)出現(xiàn)束手無(wú)策的情況。
● 為何熱失控很可怕?
我們有必要首先了解下什么是熱失控,你就會(huì)理解它令電池聞虎色變的原因。
從原理上看,鋰電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)會(huì)釋放一定的熱量和氣體,當(dāng)內(nèi)部的熱量高于散熱速率,就會(huì)導(dǎo)致熱失控現(xiàn)象。
● 為何會(huì)產(chǎn)生熱失控?
那么第二個(gè)問(wèn)題也就來(lái)了,什么因素會(huì)引發(fā)熱失控呢?簡(jiǎn)單說(shuō)可以歸結(jié)為電池內(nèi)、外短路、電氣濫用和機(jī)械濫用三大種。
這些問(wèn)題如果進(jìn)行歸納,成因包含車企電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電解液配方、隔膜特性、生產(chǎn)工藝模組和電池包的安全設(shè)計(jì)不合理等方面。
因此從功能上也不難看出,一套優(yōu)秀的BMS系統(tǒng)同樣也能在一定程度上減少熱失控問(wèn)題的產(chǎn)生。當(dāng)然,在這次的召回報(bào)告中并未看到關(guān)于這部分結(jié)構(gòu)的更改與調(diào)整。
雖然前面提到了一些方法能夠控制電池溫度,但就像前面說(shuō)的,電池組一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的熱失控,結(jié)果是可怕的。
原因在于鋰電池組內(nèi)部既有催化劑,又有氧化劑,你可以將鋰電池組內(nèi)部想象成為一個(gè)封閉的小系統(tǒng),燃油所需的一切材料都可以自給自足。
這也是鋰電池組出現(xiàn)自燃后,難以用少量水撲滅的原因之一。因此從結(jié)果上看,鋰電池組出現(xiàn)自燃后車主能做的只有快速撤離以及撥打報(bào)警電話了。
● 那么,我們就無(wú)力阻止熱失控嗎?
答案當(dāng)然不是,既然失控可怕,那想辦法控制就能在很大程度上解決問(wèn)題。經(jīng)常被提到的BMS,也就是電池管理系統(tǒng)職責(zé)之一就是減少熱失控情況的發(fā)生。
BMS作為電池的基層組織部,指揮著每一次行動(dòng)的能量輸出。身為領(lǐng)導(dǎo)的要時(shí)刻關(guān)注著每一位組織成員(電池模組)的能力水平(剩余電量,SOC)、身體健康(電池健康水平,SOH)、財(cái)產(chǎn)安全(防止過(guò)充過(guò)放、熱管理)等。
威馬也不例外,他們的工程師也進(jìn)行了有針對(duì)性的開(kāi)發(fā),此前我們已經(jīng)對(duì)這部分進(jìn)行了詳細(xì)解讀,您可以點(diǎn)擊《求生欲很強(qiáng)的威馬 為我們安利了三電》閱讀。
由于熱失控是一個(gè)逐漸反應(yīng)的過(guò)程,因此理論上是可以進(jìn)行監(jiān)控,甚至是預(yù)警。研究表明,發(fā)生熱失控前約10個(gè)小時(shí),出現(xiàn)熱失控的單體與其他單體電壓極差最高達(dá)到482mv;同時(shí),其香農(nóng)熵Z分?jǐn)?shù)多次超過(guò)±4區(qū)間,從數(shù)據(jù)上也可以判斷出其具有高風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)提前提醒使用者,也可以為其最大程度預(yù)留逃生時(shí)間,以此確保人身安全。
另外,國(guó)家層面也在針對(duì)電動(dòng)車動(dòng)力電池組狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。截止2019年8月15日,新能源汽車國(guó)家監(jiān)管平臺(tái)接入車輛250.9萬(wàn)輛,月均接入數(shù)量近15萬(wàn)輛,總運(yùn)行里程為600億公里。日上線率超過(guò)60%,實(shí)時(shí)在線率近22%,日均累計(jì)行駛里程達(dá)到7000萬(wàn)公里。
這些不斷更新的數(shù)據(jù)會(huì)被加以分析,建立預(yù)警模型。同時(shí)隨著數(shù)據(jù)的不斷累積,預(yù)警模型對(duì)于電池故障的預(yù)警也將更加準(zhǔn)確和及時(shí)。
針對(duì)目前電動(dòng)車自燃問(wèn)題,我們也進(jìn)行過(guò)詳細(xì)調(diào)查,您可以點(diǎn)擊《電動(dòng)車還安全嗎?真相節(jié)目給你答案》閱讀。
平時(shí)使用中能做什么降低自燃幾率嗎?
● 適當(dāng)改變充放電使用習(xí)慣
前面我們提到了,過(guò)充、過(guò)放這樣的高負(fù)載情況會(huì)讓鋰電池進(jìn)入“緊繃的”狀態(tài),從而在某些極端情況下導(dǎo)致電池出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象。另外,高頻的快充也同樣會(huì)讓動(dòng)力電池組不堪重負(fù)。
● 注意駕駛,避免碰撞
今天很多純電動(dòng)車都將電池組放在底盤中部,除了這部分空間較大外,另一個(gè)重要的原因就是車輛發(fā)生碰撞后,這里出現(xiàn)變形、受損的幾率比車頭、車尾更低。這不僅是因?yàn)殡姵亟M受損,車輛就失去了儲(chǔ)能機(jī)構(gòu),無(wú)法前進(jìn),更重要的一點(diǎn)就是嚴(yán)重的碰撞事故導(dǎo)致的變形會(huì)有引發(fā)自燃的隱患。
● 車輛報(bào)警如何處理?
雖然我們都不想碰到熱失控或車輛自燃的情況,但若某一天不幸降臨,車輛發(fā)出報(bào)警提示,我們?nèi)f不可坐以待斃。
首先我們需要在聽(tīng)到警報(bào),確認(rèn)是因?yàn)閯?dòng)力電池組出現(xiàn)隱患后,將車輛盡快?康桨踩珔^(qū)域,并及時(shí)離開(kāi)車輛。
如果電池已經(jīng)出現(xiàn)冒煙,或您觀察到火情,請(qǐng)?jiān)诳焖匐x開(kāi)車輛,進(jìn)入安全地帶后撥打消防部門電話,請(qǐng)求救援。這是由于電池燃燒是化學(xué)反應(yīng),通常用阻燃物遮蓋、撒沙子、干粉或泡沫滅火器等方式無(wú)法阻止動(dòng)力電池組燃燒。
后續(xù)保險(xiǎn)索賠方面,需要明確責(zé)任,這部分內(nèi)容我們此前進(jìn)行過(guò)詳細(xì)解讀,您可以點(diǎn)擊《小區(qū)輿情大事件,聊聊特斯拉“自燃”》閱讀。
全文總結(jié):
從技術(shù)角度看,由加工環(huán)節(jié)疏漏導(dǎo)致混入雜質(zhì),使電芯出現(xiàn)異常析鋰是最終出現(xiàn)熱失控的主因。另外,電池整體控制環(huán)節(jié),BMS的也就是電池管控系統(tǒng)是否還有值得優(yōu)化的空間,也是消費(fèi)者對(duì)威馬官方提出質(zhì)疑的環(huán)節(jié)。對(duì)此事件我們也將繼續(xù)保持關(guān)注。(文/圖 汽車之家 唐朝)
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