电动汽车安全质疑

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1、调查102013 年 7 月 5 日星期五Tel押 （010） 51949401主编： 魏刚 编辑： 马佳 校对： 王心怡 E-mail押 6 月 18 日，在香港刚刚引进比亚迪电动出 租车一个月， 就发生了充电时爆炸事件。 虽然比 亚迪官方声明此次轻微爆炸是源于充电盒故 障，但还是不禁令人想起了前两年发生的两起 电动汽车因不同原因起火的事故，再次引起了 公众对电动汽车安全问题的讨论。 2012 年 5 月 26 日， 深圳滨海大道上一辆电 动出租车被一辆高速行驶的跑车追尾后，电池 短路起火。 2011 年 4 月 11 日， 杭州， 上路未满 3 个月 的电动出租车在路边自燃起火。材料、 安

2、全需平衡锂离子电池是目前在电动汽车上主要使用 的动力电池。各国电动汽车企业采用的锂电池 类型根据材料都有区别，就主流动力电池产品 来讲， 中国企业主要是磷酸铁锂电池， 日韩主要 是掺三元材料的锰酸锂电池，而奔驰等一些企 业则采用钴镍酸锂电池。 “这些锂电池的分类， 主要是指锂离子电池 的正极材料的不同。”中国科学院物理研究所 研究员黄学杰告诉 中国科学报 记者：“这些正 极材料， 大家都在用， 但对于哪一种更适合电动 汽车的发展有一些不同的意见。 不过， 目前在中 国的示范运行车辆中，大部分使用的是磷酸铁 锂为正极材料的电池，也有一些企业正在开始 做锰酸锂混合三元材料的体系。” 所谓锰酸锂混合

3、三元材料，是指在锰酸锂 正极材料中加上三元材料，即镍钴锰酸锂或铝 掺杂的钴镍酸锂。目前开始采用锰酸锂混合三 元体系的主要是日韩企业，比较典型的是日产 LEAF （聆风） 和美国通用的 Volt （沃蓝达） ， 分别 采用的就是日韩企业生产的锰酸锂掺三元正极 材料的锂电池。 2012 年， Volt 也发生了在碰撞测试一段时 间后电池起火现象。 难道说， 无论什么样材料的 电池都会有易燃易爆的安全隐患吗？ 黄学杰认为，并不能因这几次事件就判断 电动汽车电池不安全。 “凡是含有能量的器件， 在高速撞击的情况下都可能出现短路或者燃 烧。即使现在在我们生活中已经十分普及的燃 油汽车，它的油箱在同样的情

4、况下也会发生爆 炸。” 在国内发生的这两起电动汽车起火事件， 黄学杰也看了有关的分析结论。他说：“这两起 事故中，都伴随有电池的电解液泄漏和短路的 问题。 电解液主要成分是易燃的有机溶剂。 目前 蓄电池的材料技术，还处在一个发展的过程 中。” 比如， 美国的 Volt 在碰撞测试两周后起火， 过后他们又做过重复试验，而试验中 5 台车中 的 3 台重复了起火的现象， Volt 被召回。之后 Volt 改进了电池组的结构， 提升了强度。 “他们 并没有透露改进的详细内容，但是不久之后一 个偶然事件却帮他们证实了改进的成功。” 他 说，“一辆 Volt 被一辆闯红灯的高速行驶的汽车 撞击。 撞击后

5、车体损伤严重， 而电池完好无损。 ” 锂电池并不单单受到电动汽车的青睐， 美 国波音的 “梦幻客机” 也充分利用了锂电池来节 省燃油、 降低成本。但锂电池也带来不少麻烦。 2013 年 1 月 7 日至 16 日， 10 天内波音 787 发生了 7 起事故， 而其中就有两起是锂电池起火。 黄学杰告诉 中国科学报 记者：“实际上波音上 使用的锂电池的材料是有问题的。它用的是手 机电池常用的钴酸锂正极材料，电池内部结构 设计也有问题，起火后组内所有的电池都被烧 完了。而深圳碰撞后起火的电动出租车使用的 是磷酸铁锂电池，磷酸铁锂材料的稳定性比较 高， 燃烧后， 只有约四分之一的电池被损坏。” 因此

6、， 对于动力锂电池来说， 材料选择还 是很重要的。比如使用纯三元钴镍锰酸锂材 料的电池， 一旦发生爆炸威力会非常大。 “掺 混三元材料的锰酸锂电池是目前应用的电池 品种之一。 美国的 Volt 和日本的 LEAF 使用的 锰酸锂电池中就掺了大约 30%的三元材料。” 黄学杰说，“因为三元材料能够提升电池的容 量。但为什么是 30%而不是更高的比例， 电池 的其他材料和电池设计制造及管理技术决定 了掺混更高比例的三元材料会带来安全方面 的高风险。” 比如， 目前电池外的隔膜， 只能耐受 120 的高温， 而未来的研究方向是耐 200甚至更高 的温度， 保证电池在高温下不短路。 此外还有更 稳定的

7、电解液需要发展。 “在这些方面， 我们都 在向前发展。 ” 黄学杰说，“电池比能量提升与安 全需要一个平衡。 一个电池好不好， 不能只看一 个指标， 而是多个指标的综合。比如德国， 他们 对电池的要求就有 8 个指标， 能量密度、 功率密 度、 环境适应性、 寿命、 安全、 成本、 可靠性等都 要达标才可以， 不能 偏科 。”电磁辐射、 充电安全添隐忧对于电动汽车来说，还有一种安全隐患也 在媒体中讨论过， 那就是电磁辐射。 当发动汽车 后，大量电流通过电机后会产生对人体有害的 辐射。 电动汽车发射功率是手机的上万倍， 电池 波也会对人体产生影响。曾有电动出租车司机 对媒体表示， 开车一年后，

8、不仅掉头发， 裤子也 发现有静电。 记者在网上搜索 “电动汽车辐射” 这样的关 键词， 发现， 有很多网友在各种论坛提问， 电动 汽车的电池是否有对人体有害的辐射，一些孕 妇对此尤其关注。 黄学杰告诉记者，“电器都会有辐射，但都 有一个人体可接受的标准。目前国际上都有相 关的标准” ， 而我国在 2001 年也颁布了 电动车 辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法的国 家标准。 为了达到标准， 在电动汽车制造过程中， 也 有相应的技术降低电磁辐射。 对此， 中国工程院院士、 世界电动汽车协会 创始主席兼亚太电动车协会主席陈清泉解释， 对于电动汽车的电流以及辐射是有防护和隔离 措施的。一般而言， 符

9、合当前标准的车辆， 应该 不会出现问题。但是， 他也坦言， 对于一个新生 事物而言，这样的标准是否足够是需要持续关 注的， 它恐怕同样需要提高。 刚刚发生的香港比亚迪电动出租车的充电 爆炸事故， 主要是充电机的故障。黄学杰表示， 这说明充电机还需要改进。 比亚迪对此解释是电网至充电盒连接点松 动导致等效阻抗过大而引起过热。 陈清泉认为，这主要涉及日常维护的问题，关键在于人员培 训。 他告诉 中国科学报 记者， 欧盟有专门的资 金支持对司机、 维护人员的技能培训， 值得国内 学习。 “电动车发生故障并不稀奇， 重要的是如何 吸取教训， 提高标准水平。” 陈清泉指出， 比如， 日本电动车发生碰撞以

10、后， 为了避免严重燃烧， 他们在电池包中装有一个传感器，一旦发生碰 撞， 可以马上切断单体电池之间的连接点， 缩小 危险范围。电池原材料研发薄弱在陈清泉看来，中国电动车电池技术在近 十年来进步迅速， 不但做得又快又大， 而且相对 比较便宜， 但是， 中国电池的薄弱点在于， 一是 原材料， 另一个则是装配工艺， 尤其是在电池包 的组装上面。 在业内， 电池比拼的就是高新材料技术， 主 要体现在正极、负极以及负责使离子在两极间 移动的电解质这三方面。 锂电池的工作原理是在充电时从正极溶出 的锂离子经由电解质移动到负极一侧，将电能 转化成化学能， 并储存起来。放电时， 反过来使 锂离子从负极移动到正

11、极， 由此释放电能。 目前， 就电池技术最为先进的日本来说， 锂 电池的能量密度最高可在 100120Wh/kg， 平 均每千瓦时的成本约为 10 万日元。 陈清泉告诉 中国科学报 记者， 中国最优的锂电池目前也 能达到这样的水平， 主要使用的材料是磷酸铁。 而 国 家希 望锂 电池 的 能 量密 度 能 够达 到 150200Wh/kg，日本的企业目标则是以 2020 年前后为限，使能量密度增加到 250Wh/kg， 将 平均每千瓦时的成本降低到约 3 万日元。也就 是说， 用大约 10 年时间将能量密度提高到 2 倍 以上， 成本则降至三分之一以下。 “如果依照这样的行业目标， 中国不提升

12、新 材料研发的力度和深度， 是跟不上节奏的。” 陈 清泉指出。 陈清泉还提到，在一个电动车里面为了提 高功率有很多电池需要进行串并联，变成一个 电池包， 电池单体做得很好， 不代表组装成电池 包以后就好。 “中国电池的一致性和均匀性还比 较差， 这就可能影响使用寿命， 还可能引发安全 问题。 ” 因此， 他认为， 装配工艺， 环境控制， 包括 湿度、 温度等各个细节的把握， 国内的电池企业 做得还很不足。 据陈清泉介绍， 目前， 日本电池的整体技术 是最好的， 但是成本也最高， 中国的电池价格便 宜， 产能也大， 而韩国的电池， 性能优于中国， 成 本又比日本低， 是其中产值最高的。 “跟其他

13、国家相比， 政府对于电池的研发投 入是不足的。” 陈清泉表示， 政府支持的大多是 电池的制造环节， 这是相对容易的。 “美国则花 大量精力支持材料以及组装工艺的研发。” 因此， 陈清泉提出， 首先是要加强对电池原 材料的研发。黄学杰也认为， 日、 韩的电动汽车 电池技术无论是产业成熟度指标还是电池组可 靠指标都仍然走在我国的前面。 “我国现在处在 一个从无到有的阶段，刚刚解决了有的问 题。”黄学杰说，“接下来要解决从有到好的问 题， 这还有很长的路要走。”能源不足， 汽车数量上涨， 相较于其他国家， 中 国对于电动汽车的需求更为迫切， 因此， 中国有潜 力成为电动车王国。 2009 年初， 财

14、政部、 发改委、 工信部、 科技部四 部门共同启动 “十城千辆” 节能与新能源汽车示范 推广应用工程， 在北京、 上海、 重庆、 武汉、 深圳等首 批 13 个城市开展节能与新能源汽车推广应用试点 工作。 此后， 每年发展 10 个城市。 每个城市都推出 1000 辆新能源汽车开展示范运行。 但截至目前，“十城千辆”工程进展缓慢， 2015 年累计生产新能源汽车 50 万辆的规划很难完成。 中国工程院院士、 世界电动汽车协会创始主席 兼亚太电动车协会主席陈清泉认为， 尽管国家对于 电动车行业的支持力度很大， 但是从投入和产出的 比较看， 并不相称， 真正能够进行市场化运行的电 动车辆还很有限。

15、电动汽车应低速起步电动汽车要实现市场化，首先当然要有好的 产品， 这主要取决于对于电池价值的挖掘。 然而， 除非电极、 电解质等蓄电池核心材料全 都实现技术突破， 否则， 电池能量密度便无法得到 提高。此外， 已经投入使用的电池也还需要确保安 全性、 延长可反复使用的寿命以及降低成本等。因 此， 要想实现电池的大型化， 大大提升续航能力， 还 有很长的距离。 “因此， 受制于当前的续航能力， 电动车最适合 推广的领域是公交、 出租车、 短途物流。” 陈清泉表 示， 这些车加在一起占汽车总量的 2.5%左右， 但是 消耗的能源却占到 30%， 造成的污染超过整个道路 交通的 30%。 “对于老百

16、姓来说， 由于对当前电动车安全性 能的信任度不高， 选择余地较传统汽车少， 因此， 尽 管政府给予一定的补贴， 购买热情依然不高。 ” 他解 释，“而公交、 出租车都由车队统一管理， 车辆维护 更方便。一旦电动车在该领域得到锻炼和考验， 才 可能增加老百姓购买的信心。” 不过， 此前， 多地电动出租车司机反映， 平均每 天需要换电 45 次。中国科学院物理研究所研究 员黄学杰认为，这可以考虑先向物流用车方向推 广， 现在的网购发展很快。 与出租车相比， 向客户送 货的物流车每天基本都有固定的路线， 每天要跑多 少里程是可计算的。 而且晚上基本都有固定停车的 地方， 充电方便。 “这更加符合我国的国情， 更容易 将电动汽车产业推动起来。” 尽管，政府层面的电动车推广是从一线城市 开始的， 但在陈清泉看来， 更合适的恐怕是在二、 三 线城市， 甚至是城镇、 农村， 从小型纯电动汽车做 起， 距离短、 速度慢。 中国工程院院士、 著名汽车专家郭孔辉也是 这种观点的支持者。他告诉 中国科学报 记者， 中国目前的汽车保有量是 1