三元电池安全标准正在制定：电动车或走向无线充电

 

 

不过由于客车企业车型过多，产品开发周期过短等因素，电动客车安全隐患更大，需要重点监管。当问及三元电池暂停使用有无放开时间表时，欧阳明高称相关部门目前正在制定相关安全标准。

 

“安全是一个正反馈的概念，而并非我们一强调安全，就让大家觉得电动汽车不安全。电动汽车还是需要不断创新的新兴产业，既需要社会宽容，同时也需要减少脆弱性，不要因为一两次安全事故，就吓跑消费者。”百人会负责人在8月12日百人会夏季论坛暨电动汽车安全报告媒体交流会上表示。

 

在当天的交流会上，中国电动汽车百人会副理事长、清华大学汽车工程系教授欧阳明高指出，电动汽车安全性涉及三个方面。

 

一是电池行业，这是最基础、最核心的电池安全领域，需要进行严格的热管理；二是充电行业，这是一个新兴行业，有待进一步规范，无线充电将是未来方向；三是整车行业，由于电动汽车的安全验证严格，整体质量较好，但企业仍需要关注高压电机系统、碰撞测试以及防水防尘工艺。

 

不过由于客车企业车型过多，产品开发周期过短等因素，电动客车安全隐患更大，需要重点监管。当问及三元电池暂停使用有无放开时间表时，欧阳明高称相关部门目前正在制定相关安全标准。

 

热失控需谨慎评估

 

电池安全性与温度有关。“电池与发动机等其它部件不同，随着温度上升到某一温度，电池会开始产生副反应，副反应会连锁形成电池放热，达到一定程度会使内部短路、隔膜崩溃、电解液燃烧，使温度迅速上升，形成热失控，到达最高温度会形成冒烟、起火甚至爆炸。”欧阳明高表示。

 

其中，需要注意的是三个特征温度：一是“自生热起始温度”；二是“热失控起始温度”，如短路、大规模燃烧；三是“热失控”最高温度，如内部核心温度达到900度甚至接近1000度。

 

“电池只能在一定温度范围内才能正常工作，温度高了不行，低了也不行。低温环境下，电池容量放不出来，也充不进去，这是因为电池极化导致的。总之，电池怕冷，如果电池温度太低，它就不能正常工作。高温环境下，电池也不能正常工作，正常工作范围是在45度以内，如果温度到达90至100度，问题就产生了。电池就会引起一系列‘自生热反应’。”欧阳明高称。

 

“但是有的材料体系热失控最高温度只有三四百度，有的电池只冒烟，这跟电池材料体系相关性很大，不同体系的电池温度指标并不相同。”他解释道。

 

尽管电池材料情况不一，但都会有“自生热起始温度”，达到这个温度电池会形成副反应，一般是放热。

 

放热反应会引起温度升高，温度升高之后又会引起另一个副反应，导致温度再升高，形成连锁反应。

 

当温度达到150-250度时，热失控就会发生，如隔膜崩溃、电解液燃烧等，最高能达到900度以上高温。

 

欧阳明高进一步指出，锂电池由于特性原因存在安全隐患，但并不等于电动车就一定不安全。所以，为了防止电池热失控，需要严格的热管理，从加热、散热、隔热三个方面使电池温度始终保持正常范围内。

 

所谓散热，简言之，就是通过冷却系统来散热，这个系统设计非常复杂，有风冷、水冷等散热方式。而冬天温度低时还需加热，但加热是一个技术相对较难的系统；所谓隔热，是当一个电池出现热失控情况后，问题尚未严重时就要进行隔热，以防出现像点鞭炮一样一个接一个发热，第一个电池热传导到下一个电池，形成连锁反应。

 

电动车推动能源转型

 

由于我国充电桩行业整体水平相对落后，产品准入门槛低，质量参差不齐。欧阳明高认为，电池充电时容易引发安全问题，而充满电的电动车更容易出现安全事故。

 

“如果电池管理系统出现问题，充电桩可能并不能及时反应，电池过充达到150%就会出现大事故，而电池常常充到100%以上，短期内不会出现太大问题，但长期使用电池寿命和安全就会受到影响。”欧阳明高说。

 

此外，在充电行业中，无线充电的效率正在逐渐提高。无线充电是高频的，新一代半导体电力电子器件适合高频，所以它的能量效率并不比传统的充电方式低多少。

 

“新一代电力电子器件的出现，使得无线充电技术发展突飞猛进，它的效率在提升，传统的充电方式效率达到90%以上就非常好了，现在无线充电效率也可以达到90%以上。”欧阳明高说。

 

但在成本方面，目前的无线充电要比传统电池高。不过，无线充电在安全性、便利性等方面会有很大提升，这一点可以体现在充电体验上。

 

“前一段时间下大雨，电动汽车面临的主要问题是充电口进雨。如果使用无线充电，就可以避免这个问题。另外使用无线充电，下了车直接走人，就像现在加油站自助加油那样方便，充电体验的要求高了之后，肯定会需要无线充电的技术。”欧阳明高说。

 

此外，无线充电的技术发展和应用除了取决于新一代的电力电子器件，还要依靠精确定位。

 

“不是人开着去定位，而是要跟车辆的智能化结合。” 欧阳明高称，“所以下一步的发展方向是双向，车网融合。因此在充电这一端的技术变革将是由有线向无线发展、由单向充电向双向馈电发展，电网往车送电，将来车也可以往电网回送电。”

 

电动车曾受人诟病并不环保，因为电池本身的电量来源于燃煤发电，这一过程还会放出大量二氧化碳。不过，欧阳明高认为这个故事没讲完。

 

“《第三次工业革命》这本书讲的就是未来的电动车是用能、储能、回馈能源的终端，即电动车是能源终端、信息终端，也是物流终端。在这个方向上，无线充电将会起到非常重要的作用。”欧阳明高认为，这才是电动车的完美故事结局。

 

类似于特斯拉最近要收购美国最大家用太阳能企业Solarcity，马斯克的目的是要实现利用太阳能为电动汽车充电，并且将多余的电能储存起来以备后用。“这样每家每户都是发电厂，如果电多了，电网里面收购电价合适时用户就可以卖电，如果电特别便宜时还可以买电，电网波谷时充电，电网波峰时就能够用电动车放电。所以故事讲到这个程度，就不会再说电动车不清洁。”

 

欧阳明高认为，能源转型再过30至40年将会完成，目前太阳能转化效率最高已达到30%，当成本慢慢降低之后就会实现大规模应用。“太阳能、风能都是间歇式能源，它要储能，最好的方式就是电池。”