不过数日就到六月份了,电动汽车安全焦虑大概会在接下来的三四个月里达到一年的顶峰。
特别是从去年11月份开始,km以上续航的电动汽车生产量增多,NCM电池用量增加。到今年这些生产出来的高续航电动汽车,也到了接受检验的时刻。
电动汽车续航越高,动力电池的能量密度越大,容量越多,热失控风险上升,电池也就更危险。
当电芯的安全因材料化学体系做到极限时,从系统安全的角度出发考虑不失为一种强化电池安全的方案。能够断针的电池包是此种具体方法,延缓热传导的隔热防火材料亦是。
以电芯为中心的系统化安全
“电池起火季”的时间判断源于年和年新能源汽车事故的分析。汽车电子设计根据各个报告对新能源汽车事故发生时间进行分解后发现,天气炎热的5月至8月份是事故的高发期。
国家检测平台数据、《年动力电池安全性研究报告》等显示出,18、19两年的规律相似,电动汽车出现问题一般是在出厂之后的第二个夏天发生。
起火原因分析,电池问题很大比例是直接原因:因电池问题导致起火的新能源汽车事故占起火总数的60%左右。
热失控是动力电池安全事故的核心原因。无论触发的诱因是什么,碰撞导致的挤压、针刺等机械滥用,过充、过放等电滥用,还是热滥用,大部分情况都会引发短路,发生冒烟、起火、爆炸。短路首当其冲是电芯失控的罪魁祸首。
这里就可以看到,触发电池热失控的不仅仅是针刺这一项。无论针刺测试存在与否,电池厂与主机厂都要直面电池安全的问题。因此关键点在于,它们能否把热扩散遏制在电芯层面、模组层面,或Pack级别。
动力电池的安全,本质上是一个以电芯为中心的系统化问题。现有电化学材料体系下,应该没有电池厂能够,敢于对电芯的安全打百分百的保票。模组和PACK的设计,就是不够稳定的电芯的保护罩。
根据各个报告进行分解的按照时间的新能源汽车事故(图片来自汽车电子设计)
对主机厂来说,他们追求的是整个系统的安全、高质量和体积能量以及低成本。如果电芯足够安全当然好,如果不能保证%安全通过系统设计来保证其安全也是可以接受的。毕竟,在当前的技术条件下,还没有产品能完美的满足高安全、长续航和低成本的要求,只能在当前的要求下去选择相对最优解。
5月12日,工信部发布了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,增加电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。该要求将于年1月1日起开始实施。
5分钟的救命时间,对电池系统出的防火隔热带来新的挑战。
防火隔热材料及其供应商
防火隔热材料最大的作用,是延缓或者阻止热扩散以及火焰的蔓延,给乘客留足时间撤离事故现场。电池厂或者主机厂一般在电芯之间以及模组、PACK的上盖采用防火隔热材料。
气凝胶、云母、防火涂料、热陶瓷,是目前电池厂主要在采用的防火隔热材料,被用于5系、8系三元电池系统中。
气凝胶多用在电芯之间。例如上汽通用称,别克微蓝km版就采用了气凝胶插片,来降低电芯之间的热量叠加,隔绝热源。
气凝胶材料诞生于美国,主推公司有Aspen,产品主要用于全球能源基础设施和建筑材料市场。
在国内,埃力生、纳诺科技、航天海鹰、爱彼爱和是主要的气凝胶供应商。
埃力生于年落户于广东,开发出气凝胶、气凝胶毡、气凝胶板系列产品。其气凝胶可应用于工业管道、热力管网、建筑、运输等领域。
纳诺高科成立于年,成立之年建成国内首条SiO2气凝胶生产线。它在浙江建设了二氧化硅纳米孔超级隔热材料研发与制造基地,产品先后被应用在石油、电力、汽车、高铁等多个领域。
航天海鹰于年成立于镇江,由航天三院、航天特种材料及工艺技术研究所、镇江新区高新技术产业投资有限公司共同出资组建。它的主要产品有气凝胶材料、相变材料、复合材料。
爱彼爱和成立于年,注册地位于沧州临港经济技术开发区,研发生产纳米孔气凝胶及复合材料、高效保温保冷、绝热、催化剂载体(二氧化硅)新材料。
云母贴于盖板之上,防火,抗冲击。一些国内动力电池厂或主机厂在动力电池中采用云母片。知化汽车曾在《实拍对比:宁德CTP与比亚迪GCTP》一文中讲道,宁德时代的CTP模组上方使用金云母来防火阻燃。
固德电材创立于年,是一家专注于绝缘和复合材料的科技公司,以电绝缘材料、热绝缘材料和新型复合材料为三大核心产品。年,它全资收购VonRoll集团旗下唯一热绝缘材料制造工厂,重点开发新能源电动汽车领域。
浙江荣泰成立于年,以高性能的绝缘材料为主业。旗下公司包括荣泰雷帕司、荣泰电工、荣泰塑胶等。它的产品覆盖绝缘漆、灌封胶、高分子材料、工程塑料、电机用云母带、耐火云母带、云母板、云母异型件等。
美国材料公司杜邦基于在防火材料方面的技术积累,针对动力电池防火安全方面的挑战,推出Nomex防火安全材料解决方案,包括阻止动力电池热失控蔓延的隔热材料,以及防止电池包内火焰蔓延至壳体外的耐火材料。
防火涂料的供应商主要是洛德、PPG、西卡。洛德的热管理材料可应用于电池模组、电机、充电器/电感器和功率电子器件。年,它被美国Parker收购。
热陶瓷供应商,摩根,在中国建有五大热陶瓷生产基地。它为电动汽车开发、生产各种超级棉EST(能量存储技术)和WDS微孔隔热材料,防止电动汽车和能量存储应用中热失控的扩散。
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