中國電池的一致性和均勻性還比較差,這就可能影響使用壽命,還可能引發(fā)安全問題。裝配工藝,環(huán)境控制,包括濕度、溫度等各個細節(jié)的把握,國內(nèi)的電池企業(yè)做得還很不足。中國不提升新材料研發(fā)的力度和深度,是跟不上節(jié)奏的。
6月18日,在香港剛剛引進比亞迪電動出租車一個月,就發(fā)生了充電時爆炸事件。雖然比亞迪官方聲明此次輕微爆炸是源于充電盒故障,但還是不禁令人想起了前兩年發(fā)生的兩起電動汽車因不同原因起火的事故,再次引起了公眾對電動汽車安全問題的討論。
2012年5月26日,深圳濱海大道上一輛電動出租車被一輛高速行駛的跑車追尾后,電池短路起火。
2011年4月11日,杭州,上路未滿3個月的電動出租車在路邊自燃起火。
材料、安全需平衡
鋰離子電池是目前在電動汽車上主要使用的動力電池。各國電動汽車企業(yè)采用的鋰電池類型根據(jù)材料都有區(qū)別,就主流動力電池產(chǎn)品來講,中國企業(yè)主要是磷酸鐵鋰電池,日韓主要是摻三元材料的錳酸鋰電池,而奔馳等一些企業(yè)則采用鈷鎳酸鋰電池。
“這些鋰電池的分類,主要是指鋰離子電池的正極材料的不同! 中國科學院物理研究所研究員黃學杰告訴《中國科學報》記者:“這些正極材料,大家都在用,但對于哪一種更適合電動汽車的發(fā)展有一些不同的意見。不過,目前在中國的示范運行車輛中,大部分使用的是磷酸鐵鋰為正極材料的電池,也有一些企業(yè)正在開始做錳酸鋰混合三元材料的體系!
所謂錳酸鋰混合三元材料,是指在錳酸鋰正極材料中加上三元材料,即鎳鈷錳酸鋰或鋁摻雜的鈷鎳酸鋰。目前開始采用錳酸鋰混合三元體系的主要是日韓企業(yè),比較典型的是日產(chǎn)LEAF(聆風)和美國通用的Volt(沃藍達),分別采用的就是日韓企業(yè)生產(chǎn)的錳酸鋰摻三元正極材料的鋰電池。
2012年,Volt也發(fā)生了在碰撞測試一段時間后電池起火現(xiàn)象。難道說,無論什么樣材料的電池都會有易燃易爆的安全隱患嗎?
黃學杰認為,并不能因這幾次事件就判斷電動汽車電池不安全!胺彩呛心芰康钠骷,在高速撞擊的情況下都可能出現(xiàn)短路或者燃燒。即使現(xiàn)在在我們生活中已經(jīng)十分普及的燃油汽車,它的油箱在同樣的情況下也會發(fā)生爆炸!
在國內(nèi)發(fā)生的這兩起電動汽車起火事件,黃學杰也看了有關(guān)的分析結(jié)論。他說:“這兩起事故中,都伴隨有電池的電解液泄漏和短路的問題。電解液主要成分是易燃的有機溶劑。目前蓄電池的材料技術(shù),還處在一個發(fā)展的過程中!
比如,美國的Volt在碰撞測試兩周后起火,過后他們又做過重復試驗,而試驗中5臺車中的3臺重復了起火的現(xiàn)象,Volt被召回。之后Volt改進了電池組的結(jié)構(gòu),提升了強度!八麄儾]有透露改進的詳細內(nèi)容,但是不久之后一個偶然事件卻幫他們證實了改進的成功!彼f,“一輛Volt被一輛闖紅燈的高速行駛的汽車撞擊。撞擊后車體損傷嚴重,而電池完好無損!
鋰電池并不單單受到電動汽車的青睞,美國波音的“夢幻客機”也充分利用了鋰電池來節(jié)省燃油、降低成本。但鋰電池也帶來不少麻煩。2013年1月7日至16日,10天內(nèi)波音787發(fā)生了7起事故,而其中就有兩起是鋰電池起火。黃學杰告訴《中國科學報》記者:“實際上波音上使用的鋰電池的材料是有問題的。它用的是手機電池常用的鈷酸鋰正極材料,電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計也有問題,起火后組內(nèi)所有的電池都被燒完了。而深圳碰撞后起火的電動出租車使用的是磷酸鐵鋰電池,磷酸鐵鋰材料的穩(wěn)定性比較高,燃燒后,只有約四分之一的電池被損壞!
因此,對于動力鋰電池來說,材料選擇還是很重要的。比如使用純?nèi)掓囧i酸鋰材料的電池,一旦發(fā)生爆炸威力會非常大。“摻混三元材料的錳酸鋰電池是目前應(yīng)用的電池品種之一。美國的Volt和日本的LEAF使用的錳酸鋰電池中就摻了大約30%的三元材料!秉S學杰說,“因為三元材料能夠提升電池的容量。但為什么是30%而不是更高的比例,電池的其他材料和電池設(shè)計制造及管理技術(shù)決定了摻混更高比例的三元材料會帶來安全方面的高風險!
比如,目前電池外的隔膜,只能耐受120℃的高溫,而未來的研究方向是耐200℃甚至更高的溫度,保證電池在高溫下不短路。此外還有更穩(wěn)定的電解液需要發(fā)展!霸谶@些方面,我們都在向前發(fā)展!秉S學杰說,“電池比能量提升與安全需要一個平衡。一個電池好不好,不能只看一個指標,而是多個指標的綜合。比如德國,他們對電池的要求就有8個指標,能量密度、功率密度、環(huán)境適應(yīng)性、壽命、安全、成本、可靠性等都要達標才可以,不能"偏科"。”
電磁輻射、充電安全添隱憂
對于電動汽車來說,還有一種安全隱患也在媒體中討論過,那就是電磁輻射。當發(fā)動汽車后,大量電流通過電機后會產(chǎn)生對人體有害的輻射。電動汽車發(fā)射功率是手機的上萬倍,電池波也會對人體產(chǎn)生影響。曾有電動出租車司機對媒體表示,開車一年后,不僅掉頭發(fā),褲子也發(fā)現(xiàn)有靜電。
記者在網(wǎng)上搜索“電動汽車輻射”這樣的關(guān)鍵詞,發(fā)現(xiàn),有很多網(wǎng)友在各種論壇提問,電動汽車的電池是否有對人體有害的輻射,一些孕婦對此尤其關(guān)注。
黃學杰告訴記者,“電器都會有輻射,但都有一個人體可接受的標準。目前國際上都有相關(guān)的標準”,而我國在2001年也頒布了《電動車輛的電磁場輻射強度的限值和測量方法》的國家標準。
為了達到標準,在電動汽車制造過程中,也有相應(yīng)的技術(shù)降低電磁輻射。
對此,中國工程院院士、世界電動汽車協(xié)會創(chuàng)始主席兼亞太電動車協(xié)會主席陳清泉解釋,對于電動汽車的電流以及輻射是有防護和隔離措施的。一般而言,符合當前標準的車輛,應(yīng)該不會出現(xiàn)問題。但是,他也坦