在大部分车企已然在卷智能化的当下,还有不少车企和动力电池厂商仍然困在电动化动力电池的安全隐患困局中。
2月8日,盖世汽车获悉,三星宣布了一项大规模召回计划。此次召回涉及福特、奥迪以及Stellantis旗下的180,196辆汽车,这些车辆所搭载的高压电池组存在故障风险,可能会引发火灾。
屡次起火,韩国电池安全问题仍存
据悉,在上述“三星召回事件中”所有受影响的品牌中,Stellantis的情况最为严重。
三星方面透露,有155,096辆Stellantis品牌的汽车存在安全隐患。此次召回涵盖了2020至2024款的Jeep牧马人4xe以及2022至2024款的Jeep大切诺基4xe,这两款车型均为插电式混合动力汽车。
无独有偶,2020至2024款的福特翼虎以及2021至2024款的林肯冒险家都受到了影响。另外,此次召回还涉及大众汽车包括2022款A7和2022至2023款Q5。
目前大众汽车和三星均未明确说明大众品牌旗下汽车的具体核心问题。目前仅知,这些车辆可能会因热过载而产生烟雾或引发火灾。
但值得注意的是,福特方面向三星表示,调查发现高压电池单元的隔膜层在其阴极和阳极之间可能因电池单元制造过程而容易受到损坏。
美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)指出,Stellantis上述车辆的电池组中,电池单元的隔膜有时会出现损坏。结合电池单元内部的其他相互作用,可能会导致火灾的发生。
福特车主至少会提前收到提醒,如果车辆检测到问题,仪表盘上会出现“请立即安全停车”的提示信息。相比之下,奥迪和Stellantis的车主就没有这么幸运了,他们目前没有类似的预警提示。对于这些车主来说,尽快完成召回维修可能是最安全的选择。
目前,所有品牌的唯一解决方案似乎是软件更新,该更新将在电池系统检测到问题时提醒车主。在问题得到彻底解决之前,车主们或许可以考虑将车辆停放在户外,以应对可能出现的意外情况。
需要注意的是,这不是韩国电池首次出现安全隐患。
2024年8月1日,在韩国仁川市(Incheon)的一个公寓地下车库里,一辆进口电动汽车起火,导致140多辆汽车被烧毁或损坏。几天后,在首尔以南166公里的锦山(Geumsan),也有一辆电动汽车发生了火灾。
这在很大范围内引起消费者对电动汽车安全的极大担忧。据韩联社报道,2024年8月13日,韩国政府政策协调办公室(Government Policy Coordination)表示,韩国政府将建议汽车制造商自愿公开在韩国销售的所有电动汽车的电池供应商信息。
根据韩联社的统计,截至当地时间2024年8月13日下午,已有7家汽车制造商在韩国公布了车载电池的品牌信息,包括现代汽车、起亚汽车和KG Mobility Corp.三家本土汽车制造商以及梅赛德斯奔驰、宝马、沃尔沃汽车和极星四个海外品牌。
到2024年8月18日,有21家整车品牌响应政府的号召,公布了69款电动汽车所载电池的制造商信息。在这69款电动汽车中,有43款(占比62.3%)装载了韩系动力电池,包括LG新能源、三星 SDI和SK On的产品。
就现代汽车而言,其旗下13款电动车型中,除了Kona Electric采用的是宁德时代的电池,其它所有车型的电池供应商为韩国的LG新能源(LG Energy Solution)和SK On。起亚汽车的官网信息显示,该公司的7款电动车型的电池供应商有LG新能源和SK On。
电池隔膜安全问题何解?
那么,韩国动力电池究竟为何频繁出现安全问题呢?
就三星此次召回事件而言,正如前文所述,包括美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)和福特方面皆指出,三星电池或存在电池单元的隔膜层损坏的问题。
电池隔膜在电池中起着隔离正负极、防止短路的重要作用。若隔膜质量不佳或在生产过程中受到损伤,可能导致正负极短路,产生大量热量,进而引发电池起火。
那么,有哪些原因会影响电池隔膜的质量和安全性呢?
首先,在生产隔膜时,如果工艺控制不当,可能会导致隔膜厚度不均匀。较薄的部分在电池充放电过程中,更容易受到应力作用而破损,使正负极之间的隔离效果降低,增加短路风险,进而引发电池起火。
其次,隔膜的微孔结构对其性能至关重要。若在制造过程中,微孔的大小、形状或分布不均匀,可能会影响锂离子的传输效率,导致局部电流密度过大,产生过多热量。当热量积累到一定程度,就可能破坏隔膜的完整性,引发内部短路和起火。
再次,生产环境不洁净或原材料不纯,可能会使杂质混入隔膜中。这些杂质可能会在电池内部形成导电通道,或者在电池充放电过程中,对隔膜造成刺穿等物理损伤,破坏隔膜的隔离作用,导致电池起火。
最后是材料本身性能的问题。如果隔膜材料的热稳定性不佳,在电池工作过程中,尤其是在高温环境或高负荷充放电时,隔膜可能会发生热收缩、变形甚至熔化。这会使隔膜的微孔结构遭到破坏,无法有效隔离正负极,从而引发热失控和起火。
另外,隔膜需要具备一定的机械强度,以承受电池在充放电过程中的体积变化和外部压力。若隔膜的机械强度不足,在电池内部压力变化或受到外力冲击时,容易出现破裂、穿孔等问题,使正负极直接接触,引发短路和起火。
有分析指出,韩国电池产业的供应链较长,涉及到众多的原材料供应商和零部件制造商。如果在供应链环节中,对原材料的质量把控不严格,或者零部件的供应出现问题,如隔膜的质量不稳定、电解液的纯度不够等,都可能影响电池的整体质量和安全性。
中国动力电池厂商如何完善电池隔膜安全性能的呢?
首先从材料入手,高性能的隔膜材料通过其独特结构和化学成分,能够降低短路时的温度和压力,从而降低电池燃爆的风险。隔膜的微孔结构允许锂离子在充电和放电过程中通过,同时阻止电子通过,实现电荷的定向移动。孔径大小、均匀性以及孔隙率等因素直接影响电池的锂离子传导能力和充放电效率。
据悉,宁德时代等头部厂商投入大量资源研发新型隔膜材料,如采用陶瓷涂层改性的聚烯烃隔膜,提高隔膜的耐热性、机械强度和抗穿刺性能。并且通过改进隔膜的微孔结构,使孔径分布更加均匀,提高离子传输效率的同时,增强隔膜的阻隔性能,确保在各种工况下都能有效隔离正负极。
此外,中国科学院近代物理研究所与兰州大学、先进能源科学与技术广东省实验室等团队合作,利用离子径迹技术研究开发出用于高性能锂离子电池的聚酰亚胺耐高温隔膜制备新工艺。这种隔膜具有优异的热稳定性(能在450摄氏度下保持结构不收缩)、高机械强度(150.6兆帕)和均一的孔道结构,能够有效抑制锂枝晶的生长,提升电池的安全性和循环性能。
在生产设备方面,恩捷股份等企业引进国际先进的隔膜生产设备和工艺技术,如高精度的涂布机、双向拉伸设备等,提高隔膜生产的自动化程度和精度,减少人为因素对产品质量的影响。
目前,三星承认尚未找到一个确切的解决方案以处理该公司动力电池安全问题。
新能源汽车安全极易影响该市场的消费情绪,三星若还想继续做全球范围内各大头部车企的生意,必然需要快速找到解决办法才行。更何况,当前韩国动力电池厂商们在全球市场所占据的份额已然不如以往。