7月25日齿拂,比亞迪官方在社交媒體上發(fā)布的一篇題為《關(guān)于某媒體發(fā)布漢EV整車碰撞試驗(yàn)視頻的情況說明》巢的,瞬間引爆了車友群搭屿。
事件起因是源于懂車帝APP在《懂車試驗(yàn)場》節(jié)目中發(fā)布的一則視頻,選取2020款比亞迪漢EV與2021款A(yù)RCFOX極狐阿爾法S 252S兩款汽車康蚯,進(jìn)行64公里/小時(shí)高速50%偏置對撞測試灾纱。結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩輛車在高速對撞后侦纳,電池完全斷電时损,并沒有出現(xiàn)冒煙起火狀況。但在碰撞測試48小時(shí)后勤焕,比亞迪漢EV在全車斷電脾膨,弱電都已經(jīng)下電的情況下,居然起火燃燒疮丛。懂車帝方面表示幔嫂,經(jīng)消防認(rèn)定為電瓶電氣線路故障導(dǎo)致。
比亞迪回應(yīng)稱誊薄,碰撞車輛被更換了導(dǎo)電冷卻液履恩,在碰撞后冷卻液滲漏,造成線路短路呢蔫,并引起燃燒切心。比亞迪對懂車帝采用的測試標(biāo)準(zhǔn)和方法也提出質(zhì)疑,稱其非主流咐刨、非權(quán)威昙衅,也不是國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)扬霜,內(nèi)容也存在諸多疑點(diǎn)定鸟。
該事件的熱議也再一次讓大家把視線聚焦到新能源汽車的安全性。在新能源汽車國家監(jiān)管平臺2019年5月到7月的一項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)著瓶,發(fā)現(xiàn)79起新能源車安全事故联予,58%的車輛起火源于電池。所以材原,確保新能源汽車電池安全性尤為重要偏团。
>>法律政策
2020 年5 月12 日,《電動汽車安全要求》《電動客車安全要求》《電動汽車用動力蓄電池安全要求》等三項(xiàng)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布,并于2021年1月1日起實(shí)施库忽。這是我國電動汽車領(lǐng)域的首批強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)攘宗。其中《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中針對電池單體/電池包及系統(tǒng)的安全都做出了嚴(yán)苛的要求,同時(shí)也給出了試驗(yàn)對應(yīng)的參考標(biāo)準(zhǔn)拌九。
>>如何從底層設(shè)計(jì)更加安全的電池
新能源汽車系統(tǒng)安全從最底層的電池材料開始猾蔫,到電池模組、電池包恐丧、動力總成等等系統(tǒng)級別的設(shè)計(jì)瀑乡,每一個(gè)環(huán)節(jié)都包含了大量的技術(shù)難題等待工程師去攻克。
我們今天就從電池材料到電池單體做些簡單的介紹晚沙,帶領(lǐng)大家去一窺電池企業(yè)如何通過技術(shù)手段來保證電池的安全性橙挽。
目前新能源汽車上主要采用的鋰電池從陰極材料的區(qū)別上主要分為磷酸鐵鋰電池和三元(鎳鈷錳)電池,從外形結(jié)構(gòu)上分為圓柱喝赎、方殼冶驴、軟包,電池企業(yè)選擇不同的設(shè)計(jì)和材料終極目標(biāo)都是去平衡電池的能量密度和安全性田炭,從最早的特斯拉磷酸鐵鋰圓柱電池惕耕,到比亞迪的刀片磷酸鐵鋰電池,到寧德時(shí)代的方殼三元電池诫肠,大家對于各自的技術(shù)都很自信司澎,以此來維護(hù)自身企業(yè)的穩(wěn)固發(fā)展,在此不對某一個(gè)技術(shù)方向有所傾向栋豫,只是去闡述在當(dāng)前電池在材料研究和生產(chǎn)中會用到的一些手段挤安,來保證他們的安全。
材料研究
前面我們提到目前有很多電池企業(yè)選擇三元材料作為主要研究和產(chǎn)品生產(chǎn)方向丧鸯,三元正極材料的一般分子式為Li(NiaCobXc)O2蛤铜,其中a+b+c=1,具體材料的命名通常根據(jù)三種元素的相對含量而定丛肢。其中围肥,當(dāng)X為Mn時(shí),指的是鎳鈷錳(NCM)三元材料蜂怎;當(dāng)X為Al時(shí)穆刻,指的是鎳鈷鋁(NCA)三元材料。三種元素的不同配比使得三元正極材料產(chǎn)生不同的性能登彪,滿足多樣化的應(yīng)用需求籍勘。
三元材料整體電化學(xué)性能穩(wěn)定,能量密度高标狼,循環(huán)壽命高挤胃,隨著鎳的比例提升诞茶,熱穩(wěn)定性降低,但是相應(yīng)的能量密度也提升很多君博。
如此微觀的區(qū)別對于材料研發(fā)工程師以及質(zhì)量分析工程師都有很大的幫助哆幸,他們可以通過不同的形貌區(qū)別去區(qū)別三元的配比是否符合實(shí)驗(yàn)設(shè)定要求,供應(yīng)商的來料的一致性是否達(dá)標(biāo)慧贩,在電子顯微鏡下都可以滿足這些要求臼格。
除了陰極材料的不斷探索以外,陽極材料也沒閑著冗呀,研發(fā)人員目前在嘗試往石墨里添加硅材料瘦涵,因?yàn)楣璧娜萘渴鞘氖叮F(xiàn)在鋰離子電池的正極材料是石墨钠锉。盡管在陽極上使用硅可以使整個(gè)電池的容量翻倍雪隧,但是硅材料的不穩(wěn)定性也給電池技術(shù)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
在電子顯微鏡下我們可以觀察到添加進(jìn)去的硅材料的形貌员舵,隨著反復(fù)多次充放電脑沿,硅顆粒破碎,同時(shí)其周圍的石墨材料也消失马僻,產(chǎn)生了空洞庄拇,在電阻測試下,這些現(xiàn)象都將帶來電阻的增加韭邓。
電鏡下新鮮的硅顆粒
多次循環(huán)后硅形貌變化以及電阻測試
如果希望在監(jiān)控整個(gè)三維形貌措近,同時(shí)也不破壞樣品的話,也可以使用X射線顯微鏡來實(shí)現(xiàn)女淑,這樣樣品就不會因?yàn)橹茦佣茐脑嫉臓顟B(tài)拙友。
生產(chǎn)階段
接下來只分析一個(gè)環(huán)節(jié)推妈,當(dāng)電池正負(fù)極放入電池殼體內(nèi)后,如何找到內(nèi)部的質(zhì)量問題温鸽?我們知道任何封閉的物體如果希望看到其內(nèi)部只有采用破壞的方式仙衩,傳統(tǒng)的電池內(nèi)部缺陷檢測手段是把電池殼拆開统岭,然后去逐項(xiàng)檢測每一個(gè)內(nèi)部細(xì)節(jié)适篙,然后在拆除電池殼的過程中楞虾,不可避免的對于電池本身帶來了一些干擾,可能帶來二次破壞遥喘,現(xiàn)在主流的電池廠商都在尋求新的解決手段:工業(yè)CT檢測設(shè)備泞叉,如下面圖片顯示,這是一個(gè)卷繞電芯極片受到了破損捣雪,這個(gè)破損的極片在電池容量會產(chǎn)生損耗堡扳,同時(shí)也會帶來安全隱患秩漾,導(dǎo)致電池局部電阻增大延懂,存在發(fā)熱、起火的隱患。
多個(gè)電芯裝在一起昵壁,組成電池模組烫毡,電池模組在生產(chǎn)的時(shí)候也會因?yàn)樯a(chǎn)管控的問題,引入金屬異物坠地,這些金屬異物會刺破電芯薄膜弄萨、極片、導(dǎo)致短路圾纤、進(jìn)而引起電池起火瓣颅。
>>寫在最后
任何新鮮事物在被人們接受之前都需要經(jīng)歷很多挑戰(zhàn),而這些挑戰(zhàn)也是不斷促進(jìn)發(fā)展的動力譬正,一輛在大街上搭載蒸汽機(jī)的怪異“馬車”在100年前的馬路上穿梭宫补,從路人驚恐的表情中,它在不斷奔馳曾我,100年后的今天電動汽車成為各個(gè)國家的汽車工業(yè)重要戰(zhàn)略粉怕,不同的聲音不斷的挑戰(zhàn),而歷史的車輪已經(jīng)裝上了電池?zé)o法停歇抒巢,飛奔向前贫贝。
(文中部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
(蔡司工業(yè)質(zhì)量 )
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