圖1 國內(nèi)新能源汽車銷量
然而，隨著電動(dòng)車銷量火爆，電動(dòng)車起火事故也越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到今年10月份，國內(nèi)就有40多起電動(dòng)汽車起火事故，考慮到國內(nèi)電動(dòng)車保有量在200萬輛左右，這40起事故已經(jīng)足夠引起消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)車安全性的恐慌。新能源汽車到底安不安全?上述鋰電著火原因究竟是電動(dòng)車技術(shù)不夠安全，還是電池企業(yè)生產(chǎn)不過關(guān)導(dǎo)致?
圖2 電動(dòng)車起火事故盤點(diǎn)
受鋰電著火負(fù)面影響，消費(fèi)者對(duì)氫燃料電池汽車也充滿恐懼，如網(wǎng)絡(luò)上流傳的天然氣汽車爆炸視頻、辛登堡飛艇氫氣爆炸的慘烈畫面等，讓消費(fèi)者心驚膽戰(zhàn)，常常是談氫色變!雖然豐田、巴拉德已經(jīng)對(duì)氫燃料電池汽車的安全技術(shù)做過十分詳細(xì)報(bào)道，國外也有多年整車安全運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，但這些還不足以完全消除普通費(fèi)者內(nèi)心疑慮!氫燃料電池汽車中高達(dá)35MPa甚至70MPa的儲(chǔ)氫罐壓力會(huì)不會(huì)爆炸?尤其在極端碰撞(見圖3)，如高速公路兩車相撞、大卡車追尾的極端情況下，氫燃料電池汽車是不是比燃油車更不安全?這些問題是網(wǎng)絡(luò)、論壇和業(yè)內(nèi)工程師之間討論最多的話題。
圖3 碰撞車禍
雖然中國新能源汽車是世界電動(dòng)車發(fā)展潮流領(lǐng)跑者，但相比國外汽車強(qiáng)國的百年積淀，我們還在路上，或者說萬里長征只走了第一步。中國電動(dòng)車正在面臨市場(chǎng)化考驗(yàn)，中國氫燃料電池車也正在接受產(chǎn)業(yè)化檢驗(yàn)。氫云鏈問卷調(diào)查結(jié)果顯示，相比續(xù)航里程不足，新能源汽車用戶真正的焦慮點(diǎn)是安全隱患!如何讓消費(fèi)者接受或者理解新能源汽車跟燃油車一樣安全，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車市場(chǎng)化、氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)化的基本前提。為此，本文專門討論上述鋰電著火、氫氣爆炸這兩個(gè)新能源汽車安全問題，給普通消費(fèi)者分析下新能源汽車到底安不安全。
我們先看一下鋰電自燃危險(xiǎn)來源。
鋰電池汽車著火通常發(fā)生在以下四種情況：
1)充電過程中燃燒;2)電池行駛或放置過程中發(fā)生的燃燒;3)汽車事故引發(fā)的燃燒;4)涉水引發(fā)的燃燒。這四種場(chǎng)景中，充電過程中的燃燒是最為常見的。
鋰電池汽車著火原因可以概括為以下三類：
(1)機(jī)械電氣問題，如碰撞、穿刺、浸水、引燃等。碰撞會(huì)導(dǎo)致鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞或外殼破損，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致鋰電池的電極暴露在空氣中;穿刺會(huì)導(dǎo)致隔膜破損，導(dǎo)致內(nèi)部短路;浸水后若水進(jìn)入電池，會(huì)與鋰發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。
(2)電化學(xué)和產(chǎn)品質(zhì)量問題，比如過充過放、過熱、內(nèi)部短路。過充過放容易造成膨脹鼓包、電極析鋰刺破隔膜等;過熱可能由于熱管理失效引起，短時(shí)間內(nèi)電池釋放大量熱量導(dǎo)致熱失控;內(nèi)部短路則是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)破損引起。
(3)廠商和消費(fèi)者的問題，如廠商為了減少成本，降低生產(chǎn)安全要求，偷工減料，防護(hù)措施不到位，或是為了追求補(bǔ)貼，縮短電池產(chǎn)品測(cè)試驗(yàn)證時(shí)間，技術(shù)驗(yàn)證周期偏短導(dǎo)致了技術(shù)驗(yàn)證不足、工程解決方案不成熟。而消費(fèi)者私自改裝，使用和保養(yǎng)不當(dāng)，也會(huì)增加電池著火風(fēng)險(xiǎn)。
如何解決目前鋰電池汽車的著火問題？
(1)高安全性的固態(tài)電池技術(shù)：固態(tài)電池最大優(yōu)點(diǎn)是電解質(zhì)為固體，沒有漏液、揮發(fā)、膨脹的風(fēng)險(xiǎn)，其高機(jī)械強(qiáng)度能夠阻止鋰枝晶穿透造成內(nèi)部短路，并且可以將負(fù)極的鋰與空氣隔絕，可以大幅提高安全性能，從而解決鋰電自燃問題。
(2)提高BMS，熱管理系統(tǒng)水平：通過持續(xù)性提高BMS水平可以解決電池過充過放問題，改進(jìn)熱管理系統(tǒng)可以解決電池過熱問題，從而解決鋰電自燃問題。例如增加電池的監(jiān)控傳感器，空冷系統(tǒng)改為水冷等。
(3)加強(qiáng)產(chǎn)品監(jiān)管和追責(zé)力度：加強(qiáng)電池產(chǎn)品、汽車產(chǎn)品出廠安全檢測(cè)，提高事故追責(zé)力度可以大幅降低廠商生產(chǎn)方面的問題。盡可能杜絕鋰電自燃問題。
綜上，未來固態(tài)電池技術(shù)能否解決當(dāng)前電池著火的問題，要取決于技術(shù)水平、廠家品控、監(jiān)管力度等各方面因素。
氫燃料電池方面，人們質(zhì)疑35/70MPa的儲(chǔ)氣罐爆炸是因?yàn)橄嚓P(guān)知識(shí)匱乏，對(duì)氫燃料當(dāng)前的技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、性能指標(biāo)沒有明確的認(rèn)識(shí)。下面大體介紹下氫燃料電池在安全方面的現(xiàn)狀：
(1)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：在車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)，早已存在各種標(biāo)準(zhǔn)，包括我國的國標(biāo)、ISO標(biāo)準(zhǔn)、美國SAE標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)等。標(biāo)準(zhǔn)中不僅定義了壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)也規(guī)范了安全性能(具體安全性能包括應(yīng)力、腐蝕、泄漏、震動(dòng)等規(guī)范及實(shí)驗(yàn)方式)，在標(biāo)準(zhǔn)層面已經(jīng)保證了安全。
(2)閥門自動(dòng)控制系統(tǒng)：氫燃料電池汽車使用的氫氣濃度比為99.99%，遠(yuǎn)高于遇明火爆炸的4.0-75.6%濃度比，如果遭遇來自外界的明火燃燒，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉多級(jí)閥體。當(dāng)車載檢測(cè)系統(tǒng)偵測(cè)到儲(chǔ)氫罐或管路出現(xiàn)氫燃料泄漏，控制系統(tǒng)會(huì)即刻關(guān)閉氫氣輸出，避免與氧氣混合，確保不會(huì)自燃。
(3)儲(chǔ)氫罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)急處理系統(tǒng)：儲(chǔ)氫罐本身也有著很高的強(qiáng)度，以豐田Mirai為例，儲(chǔ)氣罐由三層結(jié)構(gòu)組成，最內(nèi)層材料是高強(qiáng)度聚合物，中層是強(qiáng)化碳纖維和高強(qiáng)度聚合物的混合材料，外層是玻璃纖維和高強(qiáng)度聚合物的混合材料，靜止?fàn)顟B(tài)下不會(huì)由罐壁泄露氫氣，即使受到槍擊被貫穿之后也能保持瓶體結(jié)構(gòu)，使氫氣瀉出而不爆炸;在車輛著火的時(shí)候，一個(gè)叫易熔塞的閥門會(huì)受熱熔化，強(qiáng)制性地按照一定速度排出氫氣。
圖4 豐田mirai監(jiān)控方法
由于氫氣有快速逃逸的特性，泄壓后就不易燃燒或爆炸。因此有業(yè)內(nèi)人士提出，在極端汽車碰撞沖擊情況下，可以通過監(jiān)控關(guān)鍵部件加速度等指標(biāo)，通過系統(tǒng)確認(rèn)發(fā)生碰撞之后開啟泄壓閥釋放氫氣、降低氣罐壓力來避免爆炸。目前來看，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的氫燃料電池安全技術(shù)成熟，使用安全有保障。豐田mirai工程師在訪談中甚至公開保證，豐田氫燃料電池汽車在時(shí)速80公里碰撞，氣罐絕對(duì)不會(huì)爆炸。
鋰電著火、氫氣爆炸，新能源汽車到底安不安全？
通過以上分析可知，鋰電著火不是技術(shù)問題，而是與廠家的品控和設(shè)計(jì)缺陷有關(guān)，例如，寧德時(shí)代、比亞迪電池兩者在市場(chǎng)占比達(dá)60%以上，卻很少聽到電池著火事故發(fā)生(哪些電池會(huì)著火這里不點(diǎn)名)。下一代固態(tài)電池技術(shù)安全性會(huì)大幅提高，基本會(huì)消除鋰電自燃現(xiàn)象。
相比之下，氫燃料電池安全技術(shù)已經(jīng)成熟，全世界已經(jīng)有數(shù)千輛日本豐田未來的乘用車在路上運(yùn)營，大部分分布在美國和日本市場(chǎng)。就目前來看，這款車型還沒有收到一例因?yàn)闅錃獗◥盒允鹿拾l(fā)生的信息，對(duì)比特斯拉剛上路面時(shí)頻頻發(fā)生著火事故的情況，推測(cè)豐田mirai的安全性達(dá)到安全使用要求，至少與燃油車一樣安全，甚至更安全。(玖牛研究院) (作者：風(fēng)氫揚(yáng)，管理學(xué)博士)
