牛车网 精华 威马自燃后续:电芯杂质从何而来?谁又该为事故买单?

威马自燃后续:电芯杂质从何而来?谁又该为事故买单?

李创权 发表于 牛车网 2020.11.13 21:09

原材料检测流程不完善是电芯存在安全隐患的一大因素,但主机厂应该为这个失误买单。

10月份,威马汽车接连发生三起自燃事故,随后,国家市场监督管理总局发布公告称,威马召回了2020年6月8日至2020年9月23日生产的1282辆电芯型号为ZNP3914895A-75A的威马EX5。

召回公告显示,本次召回范围内的车辆由于电芯供应商在生产过程中混入了杂质,导致动力电池产生异常析锂,极端情况下可能导致电芯短路,引发动力电池热失控并产生起火风险,存在安全隐患。

值得关注的是,近期因“电芯生产过程掺入了杂质”这一问题召回的车企不止威马一家。今年8月份至今,宝马、福特生产的电动汽车及混合动力汽车多次出现起火事故,后续调查原因都指向了电池生产中混入杂质。

海内外,三家车企,均因动力电池混入杂质导致自燃事件让人们意识到,电芯生产混入杂质并不是一个偶发隐患。

针对电芯生产混入杂质等相关问题,牛车网第一时间联系了蜂巢能源产品总监林育民。林育民是蜂巢能源技术总监,对电芯生产、模组、PACK以及整车测试标定的整个供应链条都有着深入的了解。

林育民表示:“电芯生产异物控制是电池厂家的基本功,但也是很难的一部分。”

林育民说,电芯生产控杂,难就难在贯穿于整个生产过程中每一道工序对异物的把控。从源材料杂质控制、混料、涂布、模切、辊压、绕卷(叠片),一直到焊接,每个环节都有可能混入杂质,每个环节都需要严格的测试,保证产品合格。

首先,要对去杂。电芯生产厂家需要对采购的原材料(如三元锂电池包括的镍、钴、锰等)做检验和测试,保证里面的磁性杂质达到各项标准,否则喷涂的电极本身存在异物,就会造成后期析锂、穿透隔膜短路。

 

检验不充分,原材料控杂成小厂最大难题。

原材料(镍钴锰锂)去杂看似基础,但对于一些小厂来说却并不容易。

目前常见的正极材料有钴酸锂(LCO)、磷酸铁锂(LFP)和三元(NCM)镍钴锰聚合物。此次威马自燃的是电池正极镍钴锰比例分别为6:2:2(NCM622)的三元锂电池。

电芯生产厂家一般选择采购三元材料,对采购的原材料需要进行严格检验,保证合格。如果原材料中存在杂质,后期可能导致电极瑕疵,长期使用形成析锂、穿透隔膜,最后导致内部短路自燃。

林育民透漏说:“电芯厂家应该做到完整的三元材料检测,保证使用的原材料异物含量处于安全区间,但一套原材料杂质检验设备并不便宜,有了设备还需要相关会操作该类设备的人才、安装空间等,每一步骤都会产生高额支出。导致很多小厂无法承担起完整的检测工序,加之在生产的过程中追求短平快,降成本,对三元材料的检验步骤也是能省则省。”

除了检验流程不完整之外,部分企业选择外包检验或后期加大电芯出厂抽样检查的方式,在抽查中对不合格的电芯进行处理,提升产品合格率。

林育民表示:“但抽样检查不能代表全部,安全隐患依旧存在。”

最后林育民认为,电池去杂是行业底线,小企业也应该遵守。但相对于小企业,大部分大厂完全可以做到完整的原材料检验流程,本质上不存在原材料杂质隐患。

 

生产流程中严格控制粉尘,最高可达医药级别:

检验合格的原材料(正极三元材料、负极石墨材料)将被分别送往搅拌混料,混好的正负极料分别进入喷涂机器,喷到相应的极片上形成电芯的正负极片。

拿NCM622电池举例,其正极材料是混合的镍钴锰聚合物,将会被喷在铝箔上形成正极;石墨材料被喷在铜膜上形成正极。

这个过程就像把处理好的芝麻均匀的洒到饼上,形成芝麻饼,厚度、均匀性比较重要。

喷涂好的极片需要送入辊压工序,让金属薄膜上的原材料吸附的更加紧密,也能起到增加能量密度的效果。

同时为了保证安全,在涂布后的每一个极卷作为一个批次,对正式开始辊压后和辊压结束时刻的极片做首尾检测,将极片裁切,取样品,测量样品质量和厚度,计算涂层的压实密度,保证极片的合格性。

除了检测之外,在极片的制作过程需要严格的控制粉尘,室内达到医药级安全,所以产生异物的可能性并不大。

除了电极的制作,剩下的工序还有剪切、绕卷、焊接等。

林育民表示:“理论上每一部分都可能导致异物渗入,但从实际流程来看,剪切风险更高。”

林育民说,剪切本质上是分离过程,就像把芝麻饼一分为二,芝麻肯定会掉出来一些。

但针对极片剪切,也有相应的处理方式能够保证电芯安全。

最后从电芯生产的整个环节来看,原材料去杂和剪切杂质控制是最可能产生异物的部分,但这种异物控制并不是无法解决,如果按照完整的生产流程和检测标准,完全可以达到做到安全合格。

所以,不管是三元材料的检测还是后续其它生产流程,电池生产厂家应该做到每一个环节严格测验,把控异物渗入,保证产品安全。

 

电池爆炸只是倒下的最后一块多米诺骨牌,OEM应该为消费者负责:

电芯异物是导致威马自燃的原因,但造车有一系列环节。电芯出现问题只是造车环节中倒下的第一个糯米牌,理论上到最终自燃还有很多控制手段,主机厂在其中扮演了最重要的角色。

林育民说,采用固定模组的主机厂需要对采购的电芯进行严格把控,保证安全系数足够高,目前行业有一个技术做法叫做阿克(Arc)实验,会分析其中的热量反应时间,然后选择材料,包括模组的设计防护等,保证整车电池包的安全。这是主机厂拿到电芯之后要做的事情。

举个例子,做热失控测试的时候,一颗电芯短路会产生热量,但要求它不能扭曲或爆炸的,如果问题电芯爆炸自燃,那么它就会把热量传给临近的电芯,结果一传二,二传四,导致整个电芯的热量无法控制,最后起火自燃。

主机厂的作用就是在模组与电池包层级的设计中考虑到如果个体单元生了热,怎么样把它散掉,保证电芯之间的热量不相互传递,保证整个模组的安全。

最后从整合造车流程来看,安全是层层递进的,每一个角色都要负责起相应部分的责任。电芯生产厂家都车企负责,而主机厂的任务就是对购买的消费者负责。

面对行业变化,林育民认为:“行业在发展,电动车自燃终将成为历史。”

林育民说:落后产能富裕,高端产能不足是一个行业快速递代所产生的自然现象。

主机厂开发一款车需要2-3年以上,所以我们今天拿到车型可能是3年前的技术。用今天的眼光来看,这些基于老的生产线和3年前技术打造的产品肯定不如新产品。但技术升级需要一个过程,用今天的眼光来看,对于一个老厂,那个环节最可能出现问题大家都非常清楚。新的技术和设备肯定更好,设备改造并不简单,甚至有些部分完全没有办法改造。

大家都知道基于新的标准产线肯定更好,但企业不可能有新技术就马上重建一条新产线。企业是要周转营收的,有些时候只能边升级,边干下去。在这个成长的过程中,电芯厂家和主机厂如何平衡收益和提高安全标准是一个难题。

最后林育民认为:“电池行业的技术一直在进步,蜂巢能源的“无钴电池”、比亚迪的刀片电池、宁德时代的“永不起火811电池”都是很好的解决方案。技术进步,电动车自燃终将会成为历史。”

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