電動汽車緣何燃燒事故頻發(fā)？
1.使用三元鋰電池是頻繁燒車的技術(shù)原因
特斯拉使用的是三元鋰離子電池，去年以前已有十余輛車發(fā)生起火燃燒事故，今年5月又有4輛車先后燃燒，造成3死1傷。今年1～6月，國外新能源汽車發(fā)生自燃起火事故6起（詳見表1），這些車輛用的三元鋰離子電池均出自“名門”，制作工藝應(yīng)該不是主要問題。事故起因主要是嚴(yán)重碰撞后起火和無故自燃，這就不得不從三元鋰離子電池內(nèi)在的不安全性上找原因。
電池組和汽油箱一樣，是一種含高能物質(zhì)的部件，是電動汽車安全性的物質(zhì)基礎(chǔ)。鋰離子電池中的電解液用易燃的溶劑配制而成，正極氧化劑和負(fù)極還原劑只隔一層微米級厚的隔膜，內(nèi)短路則生熱。現(xiàn)在企業(yè)為追求高比能量，所用的隔膜更薄，更易發(fā)生內(nèi)短路。充放電時，電池內(nèi)阻生熱，高倍率時生熱更多，在達(dá)到一定溫度時，正極上的氧化劑易與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，尤其是三元材料還會分解出初生態(tài)氧，這是一種比氧氣活潑得多的狀態(tài)，極易與還原性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。大量的化學(xué)反應(yīng)熱造成熱失控，會產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致氣壓升高，繼而發(fā)生電池破裂、燃燒、爆炸等事故。
所以，正極上的氧化劑不同，發(fā)生熱失控的溫度也不同。正極材料熱失控溫度越低，電池的安全性越差。三元正極電池安全性低于磷酸鐵鋰電池及其他電池。
由于三元鋰離子電池內(nèi)部具備“燃燒三要素”，在隔絕空氣的條件下也能自燃，所以三元鋰離子電池火勢很難撲滅，蔓延迅速，駕乘人員很難逃生獲得救援。目前，我國的三元鋰離子電池針刺試驗(yàn)還不能完全過關(guān)，卻允許在乘用車甚至在商用車上使用。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國今年1～9月電動汽車燒車事件達(dá)21起（詳見表2）。
2.重點(diǎn)發(fā)展純電動汽車是頻繁燒車的發(fā)展路線原因
這些年，科技部主導(dǎo)的電動汽車“三縱”發(fā)展路線變了又變，由純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車，到純電動汽車、插電式電動車、燃料電池電動汽車，再到純電動汽車、增程式電動車、燃料電池電動汽車。其中，混合動力汽車約經(jīng)過兩年改為插電式；維持約5年后，今年又改為增程式；始終不變的是純電動汽車和燃料電池電動汽車。
目前，燃料電池汽車有許多難題要解決，離市場化還很遠(yuǎn)。純電動汽車是重點(diǎn)，但高補(bǔ)貼下的長里程純電動汽車需解決五大焦慮。一是里程焦慮：即使多帶電池也有斷電擔(dān)憂；車身重，不節(jié)電；空調(diào)用電嚴(yán)重縮短里程。二是安全焦慮：電池多且比能量高，危險性大，易發(fā)生燃燒爆炸事故。三是充電焦慮：充電樁要密集，費(fèi)錢、費(fèi)地仍難滿足要求。四是價格焦慮：電池用量大、價格高、競爭力低。五是電池焦慮：電池壽命短于整車，第二、三套電池要用戶另外出錢。
補(bǔ)貼停止后，里程越長、原補(bǔ)貼越高的車就越難賣出去。目前只宜做耗電少、安全與里程矛盾小的微小型電動車。
純電動汽車追求長里程，導(dǎo)致過度多裝電池，安全性下降，這一技術(shù)發(fā)展路線是頻發(fā)燒車的原因。
3.重金補(bǔ)貼長里程純電動車是頻發(fā)燒車的政策原因
由于電動汽車?yán)锍讨笜?biāo)以及補(bǔ)貼與純電動里程掛鉤，因而逼出全國性的“人造三元風(fēng)”；補(bǔ)貼與電池比能量掛鉤，導(dǎo)致三元電池鎳的用量不斷增多，鎳鈷錳三者的比例從333、523、622正逐步走向811，而能量密度越高危險性越大。
不合理的補(bǔ)貼政策是頻發(fā)燒車的原因。
4.里程作為矛盾的主要方面是頻發(fā)燒車的思想方法原因
電動汽車的主要矛盾是安全與里程的對立。里程被認(rèn)為是矛盾的主要方面，安全性被認(rèn)作矛盾的次要方面，這是思想方法的錯誤，是造成發(fā)展路線、政策、技術(shù)發(fā)生問題的根源。
綜上所述，我國新能源汽車的發(fā)展路線和政策，誤導(dǎo)大用、急用三元鋰離子電池，激化了安全與里程的矛盾，其后果便是電動汽車燒車事件頻發(fā)。而且，車身重、耗電多、實(shí)際排放高，背離了電動汽車節(jié)能減排的初衷。
用增程技術(shù)可解決安全與里程矛盾
近十年來，筆者的主張可歸結(jié)為兩句話。原則：用好安全成熟的電池，發(fā)展節(jié)能減排的電動汽車；技術(shù)路線：以微小型純電動車為突破口，大中型車發(fā)展純電驅(qū)動的增程式。微小型純電動車可用鉛酸電池做低速車，也可用鋰離子電池做高速車，由市場決定；增程式電動車可解決純電動汽車的五大焦慮，市場化最可行。
令人欣慰的是，筆者的主張逐漸被接受?？萍疾拷衲?月將增程式列入“新三縱”；國家發(fā)改委在7月發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定（征求意見稿）》中將增程式列入純電動汽車類。一旦新能源汽車補(bǔ)貼停止，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入市場化階段后，預(yù)計微小型純電動車和增程式電動車將得到快速發(fā)展。
筆者將增程式車技術(shù)的發(fā)展劃分為三代。
第一代增程式電動汽車是在純電動汽車上加裝增程器，單純是為了增加行駛里程，電用完了由增程器發(fā)電。以寶馬i3為例，如加裝增程器則加價15％，0.7L排量發(fā)動機(jī)，增程模式的車輛百公里油耗為5.35L。該小型車電池重，增程器功率高、耗能多，增程器發(fā)電與電池簡單串聯(lián)，所以油耗較高。
第二代增程式電動汽車在技術(shù)上優(yōu)化了電力系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)減小、發(fā)動機(jī)能效優(yōu)化、電池少且成本下降，車重減輕更節(jié)能。其優(yōu)點(diǎn)在于電池組不會過充和過放，壽命延長，安全性較高；磷酸鐵鋰電池比能量合適，安全性進(jìn)一步提高；電池少，受補(bǔ)貼退坡和取消的影響?。辉龀绦旭倳r比燃油車節(jié)油50％以上，大為省錢；可以不外接充電，免建充電樁，且能遠(yuǎn)距離行駛；如有充電條件，城市百公里內(nèi)節(jié)油率達(dá)80％以上；可沿用燃油車的生產(chǎn)及加油設(shè)施，便于發(fā)展；無里程、安全、充電、價格、電池五大焦慮。
第二代增程式是燃油車與電動車的融合，它改變了第一代單純延長續(xù)駛里程的局限性，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。此技術(shù)已用于多款車輛，比如華龍新能源汽車有限公司的12米增程式客車，采用磷酸鐵鋰電池，市區(qū)公交模式百公里油耗12L，公路模式百公里油耗16.3L；加拿大Plan B公司的增程式卡車能降低70％污染物排放，百公里油耗17L；日產(chǎn)汽車NOTE的e-POWER動力系統(tǒng)屬于串聯(lián)式混合動力，采用三缸1.3L排量發(fā)動機(jī)，電池1.5kWh，百公里油耗僅2.9L；山東德州富路集團(tuán)的增程式低速車，采用鉛酸電池，單缸0.2L發(fā)動機(jī)，油電效率299g/（kW·h），百公里油耗僅1.8L。
不過，第二代增程式電動車由于增程器發(fā)電充給電池，電池給電動機(jī)供電，電流全部流過電池組，所以也有不足之處。一是電池充電-放電過程中能量至少有10％損耗；二是電池用量雖比純電動汽車少，但因功率要滿足最高車速要求，電池用量仍需純電動汽車的約40％，車價明顯高于燃油車；三是電池較多，車身較重，有減重節(jié)能潛力；四是電池始終高負(fù)荷工作，壽命受到影響。
目前，我國江蘇公爵新能源汽車公司提出“發(fā)動機(jī)發(fā)電直接驅(qū)動電動車”，簡稱“發(fā)電直驅(qū)電動車”，可稱為第三代增程式技術(shù)。車上發(fā)電機(jī)發(fā)的電不必經(jīng)過電池而直接驅(qū)動電動機(jī)，克服了第二代增程式的缺點(diǎn)，且具備第二代的所有優(yōu)點(diǎn)，并可減少電池充電-放電10％能量損耗。其優(yōu)點(diǎn)是：電池進(jìn)一步減少，車重減輕，降低電耗；電池的大電流工作機(jī)會少，壽命延長；電池用量少，成本進(jìn)一步降低；再算上高節(jié)油率，車輛全生命周期總費(fèi)用遠(yuǎn)低于同級別燃油車。而且，該技術(shù)適用于各種車輛，有助于節(jié)能減排。
或許有人會說，增程式還是要燒油，不是最終目標(biāo)。對此，筆者想指出兩點(diǎn)，其一，如果我國汽車油耗降到現(xiàn)在的一半以下，每年將節(jié)省原油2億噸，這將有效地改善環(huán)境，提高能源安全，也可讓我國由汽車大國向汽車強(qiáng)國邁進(jìn)一大步。其二，純電動車未必是最終目標(biāo)，其裝電池多、車身重、耗電多，特斯拉在新加坡受罰便說明其弊端。對于新能源汽車來說，應(yīng)考核其全生命周期的節(jié)能減排。
而且，未來的增程式電動車可不燒油，改燒乙醇，既節(jié)能又不增加CO2排放。因此，筆者認(rèn)為，增程式不是“向純電動汽車的過渡”，而是未來車輛的主力。
總而言之，電動汽車的主要矛盾是安全與純電動里程間的矛盾。電動汽車應(yīng)該減少電池用量、提高安全性、降低車價，而不是片面追求長里程、多裝電池，或拼命提高比能量、增加危險性。解決的辦法一是產(chǎn)品微小型化，二是發(fā)展增程式電動車（或微小型化＋增程式），這是應(yīng)對補(bǔ)貼退坡、走向市場化的最佳技術(shù)路線。值得一提的是，增程式電動車與磷酸鐵鋰電池是絕佳配對，解決了安全與里程的主要矛盾，最適合市場化。
（作者系中國工程院院士）
