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从特斯拉蔚来自燃事件聊聊为什么电动车那么爱



  除了备注全国人民瞩目的海军节,作为一名优秀的资深的八卦的汽车编辑,这两天一直在关注特斯拉自燃的新闻。由于有图有真相,而且还是静止未充电状态,从开始冒白烟到整车发生剧烈燃烧只用了短短几秒钟,视觉冲击很震撼。一波未平一波又起,4月22日,在西安蔚来授权服务中心一辆蔚来ES8在维修时突然起火,基本烧成了铁架子,所幸并未造成人员伤亡。

  如果说燃油车自燃还可以在萌芽状态用灭火器抢救的话,那么对电动车而言,灭火器几乎起不到任何作用。从特斯拉自燃呃视频中我们可以看出,电动车的燃烧速度实在太快了,瞬间就能形成一个大火球,并有可能殃及旁边的车辆引发连环燃烧。今天我们借这次事件尝试为大家解读:为什么电动车这么爱起火呢?

  2:从外形能够分辨出自燃车辆为一老款特斯拉 Model S,应该有一些使用年份了

  虽然特斯拉这些年在全球各地发生过不少自燃事故,但要么是因为事故发生撞击所致,要么是在充电过程中发生燃烧。此次因为静止停放导致的自燃虽然很罕见,但在国外却也曾发生过。我们可以结合三元锂电池的原理特性和国外的案例来分析一下,有可能导致静止停放自燃的安全隐患是什么。

  由于三元锂电池的能量密度比较高,所以目前纯电动乘用车,特别是对续航里程要求颇高的纯电动车都会采用三元锂电池的技术方案。与磷酸铁锂电池相比,三元锂的优势是能量密度高、功率密度高、无记忆效应;缺点是容易在发生剧烈撞击的时候引发自燃或爆炸,性能不是很稳定。当电芯单体温度上升到150-200度就会发生热失控,产生高温会瞬间引燃模组内其它电芯,变成不可逆转的连锁反应。

  三元锂电池按照其封装方式分成三种:圆柱形、方格型和软包形。老款特斯拉 Model S上采用的就是18650圆柱形三元锂电池。其中18代表电芯单体直径为18毫米,65代表长度为65毫米,0表示圆柱形。这种电池最早大规模应用在笔记本电脑上。由于笔记本电脑属于消费类电子产品,无论是温度的适应性还是耐冲击性,其实都达不到车规级的标准。特斯拉当年研发 Model S的时候因为买不到更适合用于汽车的车规级电池,所以采用了性能不够稳定的18650三元锂电池,为了让电池在合适的环境下工作还为其设计了一套水冷恒温系统以及专门的 BMS电池管理程序进行充放电管理。

  圆柱型的电池由于有着一致性的外形尺寸,通过把正负电极和隔膜卷入其中进行封装,可以很容易实现大规模批量化生产。圆柱形电池外壳多数是由不锈钢制成的,有很好的强度和耐腐蚀性。

  但不锈钢的缺点是没有韧性,一旦电池内部发生短路就会释放出气体,采用不锈钢外壳的圆柱形18650电池在内部产生气体之后就会从泄压阀泄压,电解液也会从电芯体内泄出,电解液一旦接触到电路板就会腐蚀电路,进一步形成电气系统短路导致自燃。

  每一个18650电芯都是由4种主要材料构成,分别为:正极、负级、隔膜、电解液。隔膜在电芯当中起着至关重要的所用。它必须能够阻断电子的运动(绝缘),又要能够让电解液顺利通过。一旦隔膜穿孔失效,就会导致电芯内部正负级短路,从而瞬间释放出大量气体和热量引发连锁反应。

  这就是为什么很多自燃都发生在车辆碰撞事故之后,因为电芯在外力的挤压作用下会因为变形导致隔膜被刺穿。所以为了验证三元锂电池的安全性,无论哪种技术路线的电池都需要经过穿刺实验进行验证。

  还有一种情况会导致隔膜刺穿,就是在多次充放电之后,电芯负级表面会形成锂枝晶。锂枝晶是在充电过程中锂离子还原时形成的树枝状金属锂。随着电池充放电次数的增加,锂枝晶会缓慢生长,直到破坏隔膜导致锂电池内部短路释放出大量热量,引发整车瞬间燃烧。

  所以,结合此次自燃的特斯拉事故车分析,本身为一台老款的 Model S应当已经有了一定的使用年份。加上之前如果车主在使用过程中经常使用超级充电站进行大功率快充也会进一步缩短电芯的使用寿命,导致锂枝晶大量生长。当然,这种情况更容易发生在充电过程当中的自燃。按照国外一些特斯拉静止停放自燃的案例来看,也不排除是因为电芯外壳常年被电解液腐蚀,老化产生了电解液泄露。泄露的电解液渗入到电路当中引发电路腐蚀最终导致自燃。

  三元锂电池其实是一种非常危险的能量存储方案,这也是为什么国内只有在非常注重能量密度的乘用车上才大规模采用三元锂(也可能是特斯拉带了个头),而更加注重安全性的客车,仍然在坚持使用磷酸铁锂的原因。虽然能量密度相比三元锂没有太大优势,但其安全性要高得多,无论是燃点还是防穿刺性能都要优于三元锂电池。

  当然,各大乘用车企不约而同的使用三元锂电池也跟政策要求有关。虽然政策没有要求企业必须使用三元锂电池方案,但政策对能量密度是有明确要求的,所以各大车企纷纷选择能量密度更大的三元锂电池作为储能解决方案,目的是为了拿到各种补贴和优惠政策。就连掌握磷酸铁锂核心技术的比亚迪也开始在乘用车上大规模使用三元锂电池了。

  当然,并不是说三元锂电池时刻都是定时炸弹。只要厂商生产产品质量达标,用户日常使用得当,总的来说还是很安全的。比如减少使用超级充电或者快充的次数,因为这样做很容易导致电池寿命下降且不可逆。在用车过程中不要太过频繁的持续大功率放电(比如跑赛道或长时间接近极速高速行驶),大功率的充放电都会导致电池寿命过快衰减。

  有条件的用户一定要经常使用慢充才能获得更加稳定的电池性能。另外,同样为三元锂电池,软包技术方案的电池相比圆柱形电池,其外部形态可变(内部产生气体时会鼓起),某种程度来说性能更稳定更安全。(据电动邦『汤叔解惑』综合整理)

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  2018年2月12日至2018年6月11日为过渡期,过渡期间按2017年补贴标准的0.7倍补贴执行,过渡期后按照2018年新政进行补贴。