起底电动车起火频发:追逐补贴安全缩水 有企业验证期减半

欧阳明高分析近期电动车起火的三个主要特征为:第一,失火车辆以搭载热稳定性更差的三元锂电池为主,占比超过一半;第二,失火的车辆电池封装方式主要为圆柱形锂电池,该型电池容易发生爆炸从而迅速引燃整个电池模组;第三,失火事件较多发生在充电阶段尤其是满电状态。

2018年,中国熬过了最热的一个夏天。但这个夏天因为各种原因起火的电动车究竟有多少,没有人准确知道。

通过对公开披露的电动车起火事故进行的不完全统计显示,截至目前,今年已有近40起新能源汽车起火事件,本土主流新能源汽车品牌几乎都未能幸免。其中,从8月31日至9月6日仅7天时间,就有7起电动车着火事故被曝光。包括广州一辆力帆650EV电动汽车着火、珠海三辆电动车着火、宁波奉化6辆公交汽车着火,以及岳阳发布的纯电动公交汽车自燃认定报告:自2018年1月1日投放运营的100台纯电动公交汽车有12台的电池陆续出现问题等……

“最近烧的太多了,”伴随着越来越多的电动车自燃和着火视频的曝光,多位业界专家对经济观察报记者表达了同样的担忧。截至目前,基本所有已经量产的主流电动汽车品牌,都出现过着火事故。着火车辆也从大巴向乘用车蔓延。

“跟天气热没关系,去年11月就开始‘烧’了”。国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬称。一位不愿透露姓名的上市公司汽车动力电池总工则认为,“实际烧的肯定比统计的多,很多自燃事故都不为外界所知。”与此同时,业界的关注点也从起火电动车的品牌变为电池系统的安全性缺陷,最终毫无意外的,关注点导向了对三元锂电池路线的质疑,认为过于追求三元锂电池的高密度特性,而忽略了低安全性。

“确实有关,但不是三元路线错了,没到那个份儿上,任何结论都需要有数据支持,”谈起电动车起火现象,王子冬有一肚子话要讲。“为什么烧了这么多车?就是在向高能量比走的过程中,很多验证工作还没有进行,也就是把没有充分验证的电池用到了车上。”

这也是动力电池界的主要论调——着火主要还是技术不够成熟,验证不够充分。而起火的车未必都采用了特别高能量密度的电芯。

所谓验证不够充分,准确的讲,是将至少需要三年的电池研发和验证期缩短了一半,只剩一年半。为什么这么赶?因为新能源补贴政策一年一变,对应的电池能量密度标准也一年一变,越来越高。

但这并不能将三元锂电池从“原罪”中脱离出去。作为直接负责动力电池检测和参与各项电池国标制定的专业人士,王子冬和所有电池行业内部人士都明白,这既不仅仅是电池材料的问题,也不是简单的液冷等电池温控技术的问题。当政策确定了高能量密度与高补贴挂钩,并且逐年改变这一配比关系开始,一条引向电动车自燃的导火索就已被点燃。而三元锂电池的“软肋”也注定了要被放大。

更不为外界所知晓的是,从对高密度电池的追逐,到取消针刺的企业自测体系,再到缩短的验证期,直至“偷梁换柱”的送样检测……一块“不成熟”的动力电池很容易就一路“绿灯”的安装到了消费者购买的电动车中,原来需要企业花费至少两年时间去做的电池安全和性能验证,就这样变成了以用户为“小白鼠”的实际道路测试。

“取消针刺没有道理,现在有很多大电池企业还在呼吁降低检测标准,包括过充检测标准,这是在为自己推卸责任。”王子冬说。

在9月22日举行的“2018第二届全球未来出行大会”上,电动汽车百人会执行副理事长、中国工程院院士欧阳明高表示,鉴于今年上半年高发的电动汽车失火事故,及其反映出的技术问题,目前设定的动力电池2020年单体达到350瓦时/公斤、系统260瓦时/公斤能量密度的目标与安全诉求矛盾,不宜强行推进。

缩水的验证期:从3年到1年半

“公开统计的数据远远低于实际”,王子冬说,已经披露的电动车起火事件就这么多,没披露还不知道有多少。根据今年4月的“中国新能源客车发展与安全高峰会议”上释放出的数据信息,从2009年至今,新能源客车发生了30余起安全事故,其中27起起火事故。今年7月至9月,电动车自燃进入新的高峰期,包括电动乘用车在内,仅8月和9月被曝光的事故就超过15起。

“原因很多,但最主要是电池验证不足。验证是企业开发过程中的事,但政策总是改补贴指标,企业追着补贴走,验证时间自然不够。”王子冬很无奈,“不能老变补贴指标,尤其是像现在,一年一变。研发一个产品,在所有流程都正常,且不出任何意外的情况下需要两年多的验证,正常的都需要三年。而现在只有1年,这不符合客观规律”。

“很多厂家的可靠性测试和改进都不够”,上述上市公司汽车动力电池总工指出,正规主机厂从A样到SOP(形成‘标准作业程序’)前需要经过3~4种达成要求的样品阶段,需要2~3年的时间,数百台车的反复测试、发现和解决问题。而现在,一款动力电池产品从开发到上市只有一年多时间。

欧阳明高分析近期电动车起火的三个主要特征为:第一,失火车辆以搭载热稳定性更差的三元锂电池为主,占比超过一半;第二,失火的车辆电池封装方式主要为圆柱形锂电池,该型电池容易发生爆炸从而迅速引燃整个电池模组;第三,失火事件较多发生在充电阶段尤其是满电状态。

欧阳明高虽然强调失火事故车辆主要为旧款电动车,电池系统比能量并不高。但也同时指出,电池产品测试验证不足是造成失火的主要原因。并坦言,由于新能源车政策的关键指标是能量密度,且补贴退坡的周期是一年一次,大大超过了动力电池产品24-28个月的完整开发周期。

为了让产品能量密度增长追上补贴变化周期,一些动力电池企业一方面缩短了电池的测试验证时间;另一方面选择物理改进方法,削弱了动力电池的安全性能。“很大一部分并没有建立企业内部的电池安全测试标注,部分企业甚至没有电池安全测试能力,”欧阳明高称。

而电池在上市前最重要的就是企业的自测和验证过程,目前而言,中国在动力电池安全性上的强制性检测项目包括挤压、短路、过充、过放、高低温等环节。王子冬举例称,“之前一家法国企业采购中国的电池时,对参与招标的电池企业称,他们仅验证时间就需要18个月,才能决定谁家行谁家不行。”

但中国的补贴政策从2016年开始进入退坡阶段,并同时确认了动力电池要走高能量密度的路线。企业战略开始随着补贴的变化而不停变动。从2016年到2018年,每年的补贴政策都根据电池能量密度进行调整,按照2018年的新政策,2017年尚能获得补贴的能量密度为105 Wh/kg及以下的车型正式取消补贴,105Wh/kg以上的车型,能量密度越高,补贴越高。许多车企随即放弃原有电池产品,供应商一起快速升级上马新的电池。

技术验证时间不够,自然造成事故增多,“磷酸铁锂电池在2007年、2008年就有了,2014、2015年才应用,技术已经成熟。当时也没有提到能量密度的考核。但从2016年开始,政策逐年连续提高能量密度标准,而高能量密度的潜台词就是低安全性。”王子东称,电池能量密度和安全性是互相矛盾、此消彼长的。这就相当于要炸弹有威力,又想要它危险性不断降低一样。

除了追逐高能量密度导致产品验证时间被动缩短外,检测标准的放松也被认为是造成电池事故频发的原因之一。就在三元锂电池被定为官方技术路线的同时,对电池的强制“针刺”测试也随之取消。“不取消针刺三元电池没法商业化应用,”王子冬坦言。但针刺是模拟电池内部短路的状况,与挤压测试一样重要。日本的电池检测在10年前就包括了针刺测试。

但上述动力电池总工则持不同观点,他认为电芯模组针刺测试确实太严,“有必要做摸底,但不宜强制要求。”标准要管住的是系统足够安全,而非每一种材料。但电池起火的症结在于很多决策人至今仍然对液冷在电动汽车上的价值认识不足,对造成电池热失控的环境因素没有全面考虑。

而未经证实的消息是,之所以取消针刺实验,是因为目前大部分厂家都过不了针刺。而目前电池企业呼吁降低另一项重要的测试——“过充”测试的标准。“大概率的着火事故都是在充电和充电之后,前两年充电占起火概率的70%,现在造成起火原因更多后,降到了55%。”王子冬强调,从今年曝光的电动车自燃事故来看,大部分车辆仍是在充电过程和刚充完电的时候发生的自燃。“现在整车和电池供应商一门心思的做大能量密度,看看现在还有几家电池厂家能真正通过过充实验?”一位电池业内人士在一个电动车内部微信群中无奈的表示。

“该庆幸蟹岛的车烧了”

对于电动车自燃控制在多少概率下属于正常?目前并没有官方和行业界定。“没有标准,但主机厂会提出要求。”上述上市公司汽车动力电池总工称,他曾大概估计过,燃油车每年的自燃比率大约在10PPM(百万分之)/年,电动车目前的自燃比例显然是高于燃油车的。

电池材料、电池包设计、温控管理体系等技术上的原因,也成为车辆自燃的原因之一。据悉,验证时间的不足,也使造成起火事故的原因增多。以前是制造环节的问题,是质量控制、工艺不成熟、监控等生产原因造成的。而现在问题复杂多了,之前起火事故中70%是充电原因,30%是电路原因。而现在55%是充电原因,另外45%是其它多种原因。

对于这些安全性无法保障的电池是如何通过国家标准检测上市的,经济观察报记者获悉,作为行业通例,国家标准向来是低于企业自测标准的,而且,由于电池行业检测采用“送检制”,也即企业将电池样本送到指定的检测机构检测,因此其中“做手脚”的空间很大。“听说有各种通过测试的方法”,上述上市公司汽车动力电池总工说。“你知道他送的是谁的产品?”一位汽车行业内部人士对经济观察报记者透露,很多车企送的产品都是百里挑一的,而最终生产的产品品质并没有这么好。由于主动权在企业手中,这一环节形式化严重。