能燃烧的不止是油箱中的汽油,还有电池中的电解液——
■本报记者 谢莉葳
一次被动的交通事故,把电动汽车再次推到风口浪尖上。深圳“5.26”车祸中一辆比亚迪E6电动出租车被醉驾的GTR跑车以180公里时速追撞后起火,司机和两乘客惨死。这起超越车辆设计极限的高速撞击,让比亚迪备受责难,虽然即使传统汽柴油车或氢动力汽车,也都不敢拍胸脯保证在这场真实的“超限实验”中能幸免于难。
电动车起火属世界难题
似乎所有能够大量储存能量的装置,都有瞬间释放能量(爆炸或燃烧)的“冲动”,电池驱动的纯电动汽车起火燃烧事故在国内外都不只一次发生。
在我国,电动车自燃事故仅2011年就发生了3起:4月,杭州众泰纯电动出租车街头自燃,浙江省质量技术检测研究院认为故障原因是,动力电池使用过程中出现了漏液、绝缘受损及局部短路;7月,上海公交车电池系统自燃;9月,深圳五洲龙混合动力大巴配电箱保险自燃。
陷入如此尴尬境地的不只是比亚迪一家,实力雄厚的知名跨国车企也没能幸免。2011年5月美国国家交通安全管理局(NHTSA)曾对沃蓝达(通用雪佛兰的一款增程式电动汽车)模拟真实场景进行猛烈的侧面碰撞,3周后停放在车库中的试验车突然起火。虽然初步判断是锂离子电池组受损导致的火灾,但在随后再次重复再现这一试验中,预期的起火现象并未发生。
令各国研发人员感到百思不得其解的是,电池撞击和汽车起火之间的关系尚不明朗,有时更严重的撞击下汽车安然无恙,有时曾经起火的试验车型再次重复相同角度、相同力度碰撞时,车辆又没能烧起来。
电动车自燃的根源是什么?电池受撞击是否会导致车辆起火?为解决这一世界难题,美国已启动了一项为期3年的调查,深入研究高压电池是否会在充电时或被车辆撞击后引发起火事故。
电解液不比汽油更安全
尽管电动车起火的交通事故在深圳尚属首例,起火原因还在调查之中,但受害司机家属一直在质疑,车为什么烧得这样快?为什么人没有出来,是受伤了不能动,还是车门变形打不开?
“电池其实有时并不比汽油更安全”,据一位电池行业专家介绍,大部分动力电池使用液态电解液,具有流动性和易燃烧的特点,有大电流通过时容易产生强烈火花。“在短路的情况下,即使几伏特的电池也可能产生电火花,更不要说车用电池组总电压往往高达300多伏。”当动力电池破裂时,自由流动的电解液很容易被点燃。能量较高、价格昂贵的锂离子电池面临着同样的安全隐患,发生短路等意外情况时,极易释放能量,导致火花、热失控等。
另一方面,电池的构成主材中,负极、电解液和隔膜均能被引燃,其中负极活性很强,特别是在充电状态下更易于起火。
比亚迪是国内为数不多采用自己生产电池造车的整车厂商,E6是该公司自主研发的一款纯电动量产车型,采用比亚迪磷酸铁锂电池技术,充满电可以跑300公里。磷酸铁锂动力电池的一个重要特点就是抗撞击、耐高温,电热峰值可达350—500℃,号称在最恶劣的交通事故中也不会爆炸。此前比亚迪手机电池一直以性能出众和极低爆炸率而著称。
“虽然磷酸铁锂这种正极材料本身要比三元材料、锰酸锂在耐过充和热失控等方面更安全,但是材料的安全性不等于电池的安全性。”据东莞杉杉电池材料公司总工程师丁详欢介绍,电池由多种部件构成,安全性需要正极、负极、电解液、隔膜、电池设计等诸多因素综合考虑。他建议今后电池安全性方面还应加大对极端情况的考虑与检测。
“电解液的安全性仍有提高的空间。”这位专家表示,如果电解液能够阻燃或者不燃,即使车祸中电池被强烈撞击,也可能不会烈焰腾空。这就意味着,车内乘客如果伤势不重,也许还有逃生的机会。
“今后需要开发电池受到强烈撞击后,电解液可快速变成胶体的技术。”复旦大学化学系锂电池研发中心教授吴宇平建议,这样可避免电解液泄漏生成的气体发生爆炸。
据悉,中科院成都有机化学研究所已进行了聚合物电解质膜的研发,以便把电解质固态化,提高聚合物锂离子电池的电化学稳定性和安全性,遗憾的是目前产品安全寿命还不够理想。
比照油箱防范电池爆燃
这起车祸让人蓦然意识到,与汽车油箱相比,车用电池组并不像它外表看起来那么安全,尽管电解液像汽油一样容易燃烧,但是电池组却没有得到像油箱一样结实牢靠、万无一失的保障。“5.26”车祸之后,有好事者将新改款后的E6电池组位置照片发到网上对比,发现新款E6取消了一根粗壮的电池防撞钢梁,离地间隙也降低至15厘米。
而同样放置在后排座位下、车辆底盘附近或车尾行李箱下面的油箱,基本上都是以复合塑料为材质,防爆系数非常高。据浙江交通技术学院汽车系教授周维夫介绍,油箱遭遇燃烧时,壳体会融化。即便是大货车所用的外挂铁皮油箱,加油口的油箱盖有塑料部件,遇热融化后会出现缝隙,不会形成密闭空间,防止油箱内空气膨胀发生爆炸。
作为汽车上储存燃料的容器——燃油箱,国外早在1967年就出台了关于燃油系统的一系列的标准和法规,如FMVSS301、ECE-R34等。我国也于2001年发布了国家标准GB18296-2001《汽车燃油箱安全性能要求和试验方法》,对进入中国及在国内生产的燃油箱进行强制性检验。而我国现有的与电动汽车有关的安全标准只有三项,分别是针对车载储能装置、功能安全和故障防护、人员触电防护。
“这三项电动汽车标准都是在2001年颁布的,基于当时的科研水平,到现在已经过去10年,很多方面已经落后了。”中国汽车技术研究中心中心汽车标准化研究所总工程师周荣表示,中心目前正在修订电动汽车的安全标准。据悉,这个新起草的电动汽车国家标准项目编号为20110008-T-339,不仅针对电池技术方面增加了很多内容,还将对碰撞后车辆提出可操作的具体条款,合理预防试验中爆炸、起火等事故的发生。
此外,研究人员迫切需要改进的还有,加固整车防撞保护框架结构,增强乘员舱阻燃设计,对锂电池车上系统与车内人员实行有效的物理防火隔绝,避免“5.26“悲剧重演。
●记者手记
塞翁失马 焉知非福
近几年新能源汽车的圈地造车运动在全国各地风起云涌。国务院近期颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划 (2012—2020年)》提出到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆。
50万辆,这个令人咋舌的数字吸引着大量资本蜂拥涌入这个热得发烫的市场,这个领域已经变得鱼龙混杂,优劣难辨。记者在各类研讨会和论坛上嘉宾慷慨激昂的演讲中,不经意间总会感受到厂商们对电动车和动力电池大跃进式的狂热和急于求成的迫切,随之而来的是不够严谨的研发态度和急于表功的浮躁心情。去汽柴油化的新能源汽车是如此地来势汹汹,以致于电池技术的现有瓶颈仍无法阻止新能源车推进的步伐。
偶然中包含着必然。人们不妨把深圳“5.26”车祸看做是对整个行业的一个重要警示,任何新能源企业都不该作为旁观者在一旁幸灾乐祸,而是应当多几分兔死狐悲的寒意。以此为诫,集中优势资源,全面提升汽车动力电池的安全性能,切忌盲目求快。
虽然短期内比亚迪在资本市场遭遇震荡,但从长远来看,这一负面事件对整个行业来说未必是坏事。毕竟与百年造车历史的传统汽车产业相比,新能源汽车生产设计尚未成熟,企业仍在摸着石头过河。从悲剧中吸取教训,正视目前动力电池的技术水平,一步一个脚印,今后中国新能源汽车产业也许走得更稳、更健康。 (谢莉葳)