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电动汽车泡水危害有多大?

   次浏览   连线新能源   2020-07-28

随着新能源技术的不断发展和成熟,中国新能源汽车市场也在快速发展,今年1-11月累计销量达到777231辆,同比增长22%,新能源汽车正在逐渐走入到寻常百姓的生活之中。电动汽车在为我们日常生活带来便利的同时,在使用和维护中都有哪些需要注意的事项呢?我们知道动力电池是新能源汽车的核心配件,其成本占到了整车成本的30-40%,因此对于电动汽车的养护成本具有重要的影响,在使用的过程中动力电池一旦发生损坏,则会面临的高昂的维修成本。今年有媒体报道,某品牌的新能源汽车在泡水后引起动力电池的损坏,而4S店给出的动力电池更换成本高达5万元,甚至高于该车型的补贴后售价,更为严重是动力电池在发生泡水后,会对线路和BMS系统造成侵蚀,极有可能诱发自燃等安全事故,威胁到乘客的生命和财产安全。


为何动力电池的更换成本会如此高呢?动力电池包主要包含单体电池、BMS、温控和结构件等部分构成,其中动力电池占到电池组重量的75%左右[1],是电池包的主要成本来源。而动力电池成本主要由原材料、生产能耗、设备折旧和人工费用等部分构成,这其中原材料、生产过程人工和能耗占到了动力电池成本的大部分,我们以锂离子电池在生产过程中必须使用的干燥间为例,一个可以满足每年10000组动力电池包生产需求的干燥间的设备成本为741000美元,每年的电费和天然气费用约为150000美元,人工成本78000美元,其他费用约为180000美元[2],因此设备投资、生产过程能耗和人工成本是锂离子电池成本的重要组成部分。近年来随着动力电池产能的快速增加,上游原材料价格也呈现不断上涨的趋势,制约了动力电池生产成本的下降。因此,尽管近年来动力电池成本出现了较大幅度的下降,但是目前动力电池的成本仍然达到1100/kWh左右,我们以一个续航里程为300km左右的电动车配备的34kWh电池组为例,其成本高达37400元,占到整车成本的40%左右,因此动力电池一旦发生损坏需要更换造成损失将是巨大的。


进水是电动汽车在日常使用中最为常见的动力电池损坏方式,特别是在暴雨频繁的夏季,路面积水在一些城市成为常态,一旦雨水进入电池组的内部会对电池组造成不可逆的损坏。通常路面的积水成分复杂,因此具有一定的导电性,在进入到电池内部后会在电压的作用下与电池外部结构发生反应,腐蚀电池的外部结构,而在电池封装结构遭到破坏后,雨水会进入到电池内部与电极材料和电解液发生反应,最终导致动力电池彻底失效[3],同时动力电池组内部还具有复杂的功率线路、采样线路和BMS管理系统,一旦雨水进入内部,也会对电池组内部的线路和BMS系统的电路板造成破坏,即便是未导致电池失效也会产生巨大的安全隐患。例如,今年夏天在深圳发生的一起电动汽车自燃事故中就能够在电池包内部看到涉水痕迹,电池包的密封条严重变形,未起到应有的密封作用,因此雨水进入到电池包内部,在电池包底部引起了三处电弧击穿,引发了车辆的自燃。


图片来自网络:https://www.sohu.com/a/252335259_99951428


因此为了保证电动汽车的安全,在中国汽车工业协会编制的2019版的电动汽车安全指南中要求B级电压部件的防水等级建议不低于IPX8,零部件及系统的防护等级按GB4208的实验条件进行,浸水时间建议不小于24小时。因此为了保证电池包密封的可靠性,出厂前和使用中的密封性检测就是非常重要的一个环节。但是电池包的结构比较复杂,体积也比较大,一些常规的检漏方法,例如真空氦质谱检漏、正压氦质谱检漏和背压法氦质谱检漏等方法,因为技术、效率和成本等因素并不适合应用在动力电池包检漏中。

 


本文主要参考以下文献

1. Manufacturing energy analysisof lithium ion battery pack for electric vehicles, CIRP Annals -Manufacturing Technology xxx (2017) xxx–xxx, Chris Yuan, Yelin Deng,Tonghui Li, Fan Yang.

2. Study of a dry room in abattery manufacturing plant using a process model, Journal of Power Sources 326(2016) 490-497, Shabbir Ahmed, Paul A. Nelson, Dennis W. Dees

3. 《报废锂离子电池浸泡处理方法》,电源技术,2019.5 Vol.43 No.5:788-791,徐月,何兴,刘磊,王金伟,王芳

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