新能源汽車起火:原因、風(fēng)險(xiǎn)與行業(yè)挑戰(zhàn)
新能源汽車起火,再次引發(fā)了公眾的廣泛擔(dān)憂。
10月23日晚,一輛理想MEGA行駛時車底出現(xiàn)火花,火勢迅速蔓延,車內(nèi)兩名駕乘人員停車后順利開門逃生,最終車輛被燒成只剩車架。而在這起事故的十天前,一輛小米SU7 Ultra碰撞后起火,路人施救時無法打開車門,導(dǎo)致駕駛?cè)怂劳觥?/p>
電動汽車火災(zāi)究竟有多可怕?國內(nèi)一位電池廠商人士向記者展示了一段視頻,一塊起火的動力電池電芯放在鐵桶中,用沙土、水等都無法撲滅。難以撲滅的火,正是公眾恐懼電動汽車火災(zāi)的重要原因。
每次電動汽車火災(zāi)發(fā)生,人們首先關(guān)注車門能否打開、車內(nèi)人員能否逃生,MEGA事故后甚至有車主演練逃生。但更深層次的疑問是:火災(zāi)為何發(fā)生,能否避免?
生活中電池引發(fā)的火災(zāi)并不少見,電動汽車發(fā)展之初人們就擔(dān)憂電池安全。隨著技術(shù)成熟,本以為電池火災(zāi)陰影會消散,然而并非如此。

10月13日小米SU7 Ultra(左圖)和10月23日理想MEGA(右圖)的火災(zāi)現(xiàn)場。(視頻截圖)
“火”從哪里來?
MEGA起火事件調(diào)查未出結(jié)論,但10月最后一天,理想汽車召回2024年2月18日至12月27日生產(chǎn)的11411輛理想MEGA 2024款,免費(fèi)更換冷卻液、動力電池及前電機(jī)控制器。此次召回的動力電池容量超100度,結(jié)合當(dāng)前三元鋰電池報(bào)價,成本超10億元。
為何在調(diào)查結(jié)論前召回?理想汽車稱,經(jīng)內(nèi)部調(diào)查分析,同批次理想MEGA 2024款車輛,因冷卻液防腐性能不足,特定條件下會使冷卻回路中動力電池和前電機(jī)控制器的冷卻鋁板腐蝕滲漏,極端情況會造成動力電池?zé)崾Э?,存在安全隱患。且這款冷卻液僅在部分理想MEGA 2024款車輛使用,其他車型不受影響。
簡單說,電動汽車動力電池外殼內(nèi)排布著電芯,這是最小單位和電能儲存單元,類似日?!半姵亍?。電芯工作需散熱,要設(shè)通道讓冷卻液帶走熱量,MEGA的動力電池在電芯間設(shè)“通道”即冷卻鋁板。鋁板被腐蝕,導(dǎo)電冷卻液滲透可能導(dǎo)致短路。
冷卻液在燃油車時代用于發(fā)動機(jī)降溫,但電動汽車?yán)鋮s液標(biāo)準(zhǔn)長期缺失。
湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院副教授黃沛豐表示,“電動汽車?yán)鋮s液國標(biāo)今年3月28日發(fā)布,10月1日實(shí)施。理想召回的MEGA生產(chǎn)日期在國標(biāo)實(shí)施前,其冷卻液防腐性能可能未達(dá)國標(biāo),而是參照此前機(jī)動車?yán)鋮s液要求?!?/p>
這是首個電動汽車?yán)鋮s液國標(biāo),2018年啟動編制,2023年7月才形成征求意見稿,此前只有燃油機(jī)動車發(fā)動機(jī)冷卻液國標(biāo)。
燃油車和電動汽車對冷卻液要求不同,標(biāo)準(zhǔn)起草組編制說明提及,電動汽車?yán)鋮s系統(tǒng)涉及銅、鋼、鋁等金屬部件,鋁用量大,鑄鐵和焊錫基本不用?!凹冸妱悠?yán)鋮s液防腐重點(diǎn)在鋁系合金?!?/p>
數(shù)位業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,理想MEGA 2024年3月發(fā)布,很難想象一年多冷卻液就腐蝕鋁板致泄漏。理想汽車也表示這種情況概率極低。
目前難以確定冷卻液防腐不足是MEGA起火原因,調(diào)查事故原因不易。黃沛豐參與過新能源汽車火災(zāi)調(diào)查,他說火災(zāi)調(diào)查由果推因,可燃物燒盡就難還原。如理想MEGA事故,車輛只剩車架。
不過,電動汽車起火原因并不復(fù)雜。招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司高級技術(shù)專家、測評管理中心副主任陳斌稱,“新能源汽車起火90%是電池燃爆,即熱失控引起。”
“熱失控”是自我加速連鎖反應(yīng),始于電池溫度升高,鋰電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)釋放熱量和易燃?xì)怏w,加劇燃燒。導(dǎo)致熱失控的因素很多,常見的是碰撞使電芯正負(fù)極短路瞬間放熱。
2024年8月,長安深藍(lán)SL03行駛中起火,深藍(lán)汽車CEO鄧承浩稱,車輛輪胎壓到空心破損石磚,石磚尖角撕裂電池底板,刺穿兩顆電芯致起火。事故車輛照片顯示,前端底盤有口子。
黃沛豐表示,“不完全統(tǒng)計(jì),碰撞致新能源汽車起火占比百分之四五十。但碰撞外,導(dǎo)致動力電池?zé)崾Э匾l(fā)火災(zāi)的場景還有很多。”
不過,沒有數(shù)據(jù)表明電動汽車起火頻率高于燃油車。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院汽車安全技術(shù)研究所所長朱西產(chǎn)引用數(shù)據(jù)稱,隨著技術(shù)進(jìn)步,新能源汽車起火概率與燃油車相近,低于0.005%。
黃沛豐介紹,“對比單個電芯和相同體積燃油熱釋放速率,三元鋰電池和燃油相近,磷酸鐵鋰電池更弱。燃油點(diǎn)燃易蔓延,電動汽車電池包電芯相互隔離,火災(zāi)蔓延慢,可通過隔熱措施和電池管理系統(tǒng)控制。”
但他也指出,動力電池火災(zāi)危險(xiǎn),燃燒伴生氣體,三元鋰電池火焰射流,可能爆燃。且滅火難,需給電芯大幅降溫,電芯在電池包內(nèi),滅火不易。
公眾對電動汽車火災(zāi)的擔(dān)憂,源于起火原因多樣和難以撲滅的后果,而這種未知風(fēng)險(xiǎn)可能隨行業(yè)“內(nèi)卷”加劇而積累。
“內(nèi)卷”之殤?
一位電池工程師認(rèn)為,單純冷卻液腐蝕泄漏導(dǎo)致MEGA事故可能性低,更可能是多重因素疊加。
MEGA使用理想和寧德時代聯(lián)合開發(fā)的麒麟5C電池,C表示充電倍率。MEGA發(fā)布時充電速度居量產(chǎn)車型之首,能12分鐘充500公里。
理想動力電池負(fù)責(zé)人柳志民稱,雙方投入1000人,其中博士70名。理想投入200 - 300人,幾乎是電池部門全部員工。普通車企完成電池項(xiàng)目需一年半,理想拆解電芯內(nèi)阻、做機(jī)理梳理就用了一年半,整體項(xiàng)目開發(fā)三年。
為實(shí)現(xiàn)良好充電性能,MEGA動力電池基于麒麟架構(gòu),取消傳統(tǒng)底部水冷,采用三明治夾心方法,冷卻面積增為原來5倍。傳統(tǒng)電池將液冷板放電池包下,麒麟架構(gòu)將液冷板插入每排電芯間。
黃沛豐分析,“電芯間隔小,冷卻管道空間狹窄,管壁薄會使強(qiáng)度和抗老化能力弱?!?/p>
車企對長續(xù)航、快充的需求給動力電池產(chǎn)業(yè)鏈帶來壓力。
國內(nèi)一家電池材料廠商負(fù)責(zé)人王剛(化名)認(rèn)為,一些車企要求“過分”,“不懂動力電池,不尊重規(guī)律,一味提要求,如充電像加油一樣快。過度追求充電倍率提升意義有限,4C充電15分鐘左右可能已滿足市場需求。”
王剛說,“動力電池行業(yè)‘卷’充電速度、續(xù)航里程和成本,但三者有矛盾,如加快充電速度需電池極片涂層變薄,與增加續(xù)航里程矛盾。這種‘卷’給行業(yè)帶來壓力,要找平衡?!彼麑嚻笮麄鞯膭恿﹄姵匦阅馨踩?,尤其是超快充表示擔(dān)憂。
他舉例,有企業(yè)“卷”到一秒充電1%,但鋰電池充放電是鋰離子穿梭過程,充電是鋰離子歸位排布過程,未歸位會累積形成鋰枝晶,刺穿隔膜造成短路。
他坦言,頻繁使用超快充,鋰離子不“歸位”風(fēng)險(xiǎn)增大?!俺斐鋺?yīng)急可用,但不建議頻繁用。”
真鋰研究創(chuàng)始人墨柯稱快充技術(shù)是“躍進(jìn)式發(fā)展”。他表示,充電及結(jié)束后一段時間易發(fā)生電池?zé)崾Э兀?C充電倍率較穩(wěn)妥?!半姵匦袠I(yè)警惕充電速度提升帶來的安全風(fēng)險(xiǎn),但車企將充電速度作賣點(diǎn),倒逼電池廠商加快開發(fā)?!?/p>
黃沛豐解釋,“安全風(fēng)險(xiǎn)與充電倍率提升共生,超快充需解決安全問題。并非所有電芯都能超快充,需改進(jìn)材料。超快充產(chǎn)熱大,對熱管理系統(tǒng)要求高?!?/p>
他做過實(shí)驗(yàn),普通電池3C倍率充電,溫度易超60攝氏度,對熱管理系統(tǒng)是高風(fēng)險(xiǎn)溫度。
王剛擔(dān)憂一些新技術(shù)未充分驗(yàn)證,“鋰電行業(yè)不能像半導(dǎo)體行業(yè)按摩爾定律進(jìn)化,應(yīng)充分研究實(shí)驗(yàn),掌握機(jī)理后量產(chǎn)?!?/p>
工業(yè)和信息化部制定的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》2026年7月1日實(shí)施,即動力電池“新國標(biāo)”,關(guān)注到快充對電池安全的影響,新增快充循環(huán)后安全測試,300次快充循環(huán)后外部短路測試,要求不起火、不爆炸等。
王剛認(rèn)為,重要的是300次快充循環(huán)后打開電池,檢查有無影響安全的變化,否則電池就是“黑匣子”。
據(jù)《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》,理想針對事故內(nèi)部處理提及,冷卻液滲漏批量質(zhì)量事故前兩個原因是冷卻液驗(yàn)證不充分、動力電池試驗(yàn)驗(yàn)證及滲漏風(fēng)險(xiǎn)評估不充分。
動力電池的“不可能三角”
動力電池發(fā)展中需平衡安全與性能。近期起火的理想MEGA、小米SU7、途觀L等均搭載三元鋰電池,引發(fā)了對三元鋰電池的信任危機(jī)。
當(dāng)前動力電池按正極材料分三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池,前者能量密度高,但安全風(fēng)險(xiǎn)也高。
一位電池廠商負(fù)責(zé)人解釋,電池能量密度由正負(fù)極材料決定,液態(tài)電池能量密度上限約300瓦時/公斤,不是廠商做不出更高能量密度電池,而是易起火。“三元鋰電池正極常用的鎳活性高,易分解,鎳含量提高風(fēng)險(xiǎn)升高?!?/p>
2019年,寧德時代推出811高鎳三元鋰電池,多次起火,高鎳三元鋰電池曾被視為高風(fēng)險(xiǎn)代名詞。
黃沛豐說,“三元鋰電池?zé)崾Э仄鹗紲囟?80 - 190度,低于磷酸鐵鋰電池的200度以上,且燃燒最高溫度更高?!?/p>
王剛對比,磷酸鐵鋰電池起火多冒煙、有火苗,少爆燃。三元鋰電池起火難撲滅,只能等燒完?!皬牟牧咸匦钥矗囯姵匕踩L(fēng)險(xiǎn)高于磷酸鐵鋰電池。近5年,磷酸鐵鋰電池通過創(chuàng)新增加續(xù)航,三元鋰電池市場占有率從80%降至20%。但因能量密度差異,磷酸鐵鋰電池重,影響駕駛體驗(yàn),高端車型仍會選三元鋰電池。”
黃沛豐認(rèn)為,評價電動汽車安全性不能僅看電芯,要看圍繞動力電池的安全系統(tǒng),包括電池材料、結(jié)構(gòu),以及被動和主動安全設(shè)計(jì)。如車輛托底時加強(qiáng)電池包底部防護(hù)、電池?zé)崾Э貢r隔熱等是被動安全設(shè)計(jì),BMS(電池管理系統(tǒng))通過傳感器采集數(shù)據(jù)防控風(fēng)險(xiǎn)是主動安全設(shè)計(jì)。
墨柯表示,“三元鋰電池,尤其是高鎳三元鋰電池,會在安全方面加強(qiáng),如用更好的BMS防控風(fēng)險(xiǎn)。因高鎳三元鋰電池風(fēng)險(xiǎn)高,歐洲近年轉(zhuǎn)向中鎳高壓鋰電池,國內(nèi)也有此趨勢?!?/p>
電池新國標(biāo)修訂熱擴(kuò)散測試,要求“不起火、不爆炸(仍需報(bào)警),煙氣不對乘員造成傷害”。墨柯稱,這對高鎳三元鋰電池不利。雖新規(guī)嚴(yán)格,但電池廠商仍有應(yīng)對方法,只是難度增加。
一位電池廠商研究院人士稱,業(yè)內(nèi)認(rèn)為動力電池安全與能量密度矛盾。中高端車型需600 - 800公里續(xù)航,對電池能量密度有需求。磷酸鐵鋰電池能達(dá)到,但需定制開發(fā),換車型適用性差,三元鋰電池仍是長續(xù)航主力技術(shù)路線,但需解決安全性問題?!盀榻鉀Q安全問題,三元鋰電池從液態(tài)到半固態(tài),最終到固態(tài)是必然。”
但動力電池沒有“絕對安全”。王剛認(rèn)為,能量密度、安全、成本是動力電池的“不可能三角”,三者不能同時完美實(shí)現(xiàn),只能追求平衡。
本文僅代表作者觀點(diǎn),版權(quán)歸原創(chuàng)者所有,如需轉(zhuǎn)載請?jiān)谖闹凶⒚鱽碓醇白髡呙帧?/p>
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