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2023年850万辆!新能源车安全性如何保障?探秘湾区首个动力电池安全重点实验室
时间:2023-10-24 15:07:58 点击次数:

“以电作为动力,可以精准控制车辆的性能,驾驶感很强。”说起新能源汽车,车主郭女士感情很复杂,“充电桩数量少,充电时间太长。”不时发生新能源汽车起火的新闻,也让她对新能源汽车电池安全感到担心。

新能源电池安全,也是业内持续关注的话题。由广州能源检测研究院与北京理工大学共建的广东省动力电池安全重点实验室,顺利通过广东省科技厅专家组验收。该实验室的建设,有效填补了广东省特别是大湾区在动力电池安全研究领域的空白。

2023年新能源乘用车销量将达850万辆

2023年850万辆!新能源车安全性如何保障?探秘湾区首个动力电池安全重点实验室

近日,乘用车市场信息联席会发布消息,预估9月新能源乘用车厂商批发销量可达83万辆,同比增长23%,环比增长4%。1-9月累计批发销量为592万辆,同比增长36%。

具体来看,乘联会介绍,2023上半年,新能源乘用车市场呈现逐月走高趋势。7月以来,乘用车市场处于淡季,但随着大量有竞争力新品的推出,以及汽车促销力度不断加大,8-9月的购车热情持续释放。同时,中国汽车出口市场表现不断走强,新能源乘用车出口表现尤为突出,形成新能源乘用车市场国内外同步走强的特征。

乘联会还指出,新能源乘用车市场呈现显著的马太效应,领头企业的优势不断扩大。8月,国内新能源乘用车销量超过万辆的厂商共有15家,合计销量占新能源乘用车总销量的87.3%。9月,以上15家厂商的合计销量预估可达72万辆,合计占有率仍将保持在85%以上。

综合来看,乘联会认为,中国新能源乘用车发展优势将不断巩固和扩大。并预测,2023全年新能源乘用车销量为850万辆,渗透率可达36%。

比亚迪作为中国最大的新能源汽车公司,已经取得了令人瞩目的成就。在燃油车时代,比亚迪的销量相对较低,远远落后于吉利、长城等中国的传统燃油车企业,更不用说与国外的汽车巨头相比较了。然而,随着新能源汽车时代的到来,比亚迪展现出了强大的发展潜力,并取得了令人瞩目的成果。仅在2023年上半年,比亚迪的销量就达到了将近120万辆。可以预见,到2023年底,比亚迪的销量肯定会超过去年的180多万辆。

特斯拉被很多人认为是新能源汽车领域的无冕王者。在销量上特斯拉也很给力,半年时间就卖出去了将近90万辆,不出意料特斯拉2023年的销量同样会远远超过2022年。并且特斯拉还有一点值得一说,那就是特斯拉并不过于依赖某一个市场,在全球新能源汽车界都是比较受欢迎的。而这与比亚迪销量大都在国内有着鲜明的对比。特斯拉的成功还归功于其对新能源汽车市场的深入洞察和长期战略规划。特斯拉积极推动电动汽车技术的发展,在电池技术、自动驾驶等方面取得了显著的突破。

消费者表示会重点考虑新能源车的安全性

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郭小姐对新能源汽车安全的担心也不是个案。新能源汽车电池安全,一直是社会关注的焦点。在广州举行的电动汽车用动力蓄电池产品质量比对研究提升工作成果发布会上,一项针对22款动力蓄电池样品进行的比对试验结果显示,国内电池产品在过放电的温度控制方面优于国外产品,有13批次样品在实验中出现起火、爆炸,其中有10批次镍钴锰酸锂体系动力蓄电池样品在针刺试验中起火、爆炸。

新能源汽车终端市场的强劲需求,带动动力蓄电池行业的高速发展。邵丹博士介绍了广州市动力蓄电池产业的基本情况:应用端(整车),2021年,广州汽车年产量近300万辆,连续三年位居全国之首,其中新能源汽车全年产量同比增长87.9%,产值同比增长63.4%。目前,全市纯电动汽车保有量超过28.6万辆,预计到2025年全市新能源汽车保有量提升至80万辆。而在生产端(电池),“十四五”期间广州市动力蓄电池生产企业,总产能预计到达全国总产能的30%。

消费者如何看待新能源汽车的电池安全?410名消费者参与的一份问卷调研结果显示,35.2%的受访消费者会重点考虑新能源车的安全性,而消费者不选择购买新能源车的理由中,充电不方便、续航、不安全三个因素的占比超过9成。消费者新能源汽车使用中出现的问题中,续航里程下降严重、耗电速度快、动力不足排前三。另外,超过8成的受访消费者不了解/不清楚动力蓄电池的维护保养,也没有参加过电池使用或维护的培训。

动力电池的能量密度和安全性能,是影响新能源汽车发展的主要因素。邵丹表示,之前企业的补贴政策大多是与能量密度直接挂钩的,不少企业一味追求高能量密度的电池,却忽略了安全性能的防控。另一方面,动力电池的安全性研究涉及很多微观机理,需要电化学理论知识比较扎实深厚的专业研究人员,研究周期长,有的时候无法带来直接的收益,而普通高校和科研院所受限于实验条件和科研模式,研究领域多侧重于前沿的新材料的开发,很多情况下没有办法去开展系统性的研究。

“对于能量密度,企业、高校和研究院所已经做了大量的工作,这一块基本上能达到要求了,那现在摆在首位的就是电池安全问题了。”邵丹表示。

无损检测技术被应用于动力电池评价中

2023年850万辆!新能源车安全性如何保障?探秘湾区首个动力电池安全重点实验室

在位于番禺石楼的广东省动力电池安全重点实验室里,大小各异的仪器中放置着锂电池,不同的仪器内模拟着盐雾、各种温度、压力、挤压等“极端”环境。要想成为新能源汽车的核心部件之一,锂电池需要“过五关,斩六将”才能突出重围。邵丹表示开展电池测试,实验室的环境控制十分重要,比如三元锂电材料体系中NCM811正极材料对于环境中的水分非常敏感,“我们测试实验室的硬件配套是达到了国内的领先水平,可针对各类电池材料体系开展全方位的检测”。

在低露点实验室中,有一个封闭的操作箱,箱上装有黑色手套。邵丹解释,这是手套箱,操作箱里是高纯度氩气,可以保证组装或拆解电池时不受空气的影响,“例如像锂金属,跟空气接触会发生化学反应,所以(我们)会在惰性气氛环境中组装和拆解电池”。她还介绍,低露点实验室内露点温度可以达到-45℃,且净化等级十万级,技术人员要通过风淋室才可以进去。

在电池安全测试中,针刺试验是最为严苛的试验之一,尽管新国标对单体电池针刺项目取消了强制性要求,但比亚迪、宁德时代、广汽埃安等都曾针对该项目公布产品的检测视频。邵丹表示,针刺试验是模拟异物进入电池中引起内短路,观察电池是否会发生爆炸、起火等安全事故,“有的企业为了体现产品的优越性,会在检测中囊括针刺这个项目”。

电池挤压针刺试验设备里,左端有挤压/针刺头,右边为电池固定放置位置。邵丹解释,这是用于做电池的挤压/针刺测试的,挤压头可以通过外力作用挤压电池,当需要做针刺试验时,就可以把挤压部件取下换成刺针。现实生活中,针刺发生的可能性大吗?通过试验,邵丹博士团队发现,相比于挤压,针刺导致的电池爆炸概率会更高,并且在现实生活中,针刺也是有可能发生的,“一般情况,动力电池放置在接近汽车底盘的位置,当过崎岖路面或减速带上有钉子等非常尖锐的凸起异物,就可能戳穿底盘,扎到电池内部,容易引发安全事故”。

该重点实验室提供一站式“材料-电池”全生命周期检测分析,包括电池和材料的性能测试、电池的组装和拆解、电池失效分析等,结合了多种有损检测和无损检测技术,“有损就是做完测试后会对电池性能造成损伤,特别是大部分安全性测试后电池就无法再使用了,比如热失控、针刺、挤压等试验”。电池内部结构的无损检测是在 “X射线高分辨CT机”仪器中进行,旁边还配备着计算机提供电池结构三维图像数据。

把电池放进去样品仓,仪器中会有x射线穿透,“就像医院的CT机,这里是给电池做CT,而且不会对电池造成破坏。”据介绍,无需拆解电池即可观察极片缺陷等内部结构,避免了人为拆解带来的二次损伤,提高判断的准确性和可靠性,大幅节约时间成本和经济成本。邵丹说,CT机用途广泛,其它工业产品也可以用到,而实验室团队首次把这项无损检测技术应用于动力电池的质量分级评价中。

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