電動自行車電池安全背后
暴露的是電池、充電器等強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)缺失
電動車行業(yè)低水平發(fā)展的現(xiàn)狀
電池安全，不是技術(shù)問題
也不是科學(xué)問題，本質(zhì)上還是管理問題
致命的電動自行車
9月20日凌晨，一場發(fā)生在北京市通州區(qū)幸福藝居小區(qū)某單元的火災(zāi)，最終造成5樓的一家五口死亡。事故的罪魁禍?zhǔn)?，是三樓一家租戶的電動自行車電池。事發(fā)當(dāng)晚，該租住家庭中的丈夫?qū)㈦妱榆嚨匿囯姵貛Щ丶抑谐潆?，進(jìn)而引發(fā)了這場致命的火災(zāi)。
今年1月到7月，全國發(fā)生的電動自行車火災(zāi)事故已達(dá)6462起，平均每個月事故超過900起。80％的電動自行車火災(zāi)發(fā)生在充電時，絕大部分事故由于鋰電池燃爆引起。當(dāng)下，全國電動自行車保有量為3.2億輛，相當(dāng)于平均每4.4個人就有一輛。
清華大學(xué)退休教師、被稱為“中國電動自行車第一人”的馬貴龍對《中國新聞周刊》說，相比同樣采用鋰電池的電動汽車，電動自行車在鋰電池安全方面根本就不該出問題?！半妱幼孕熊嚨匿囯姵亟M只有幾十節(jié)電池串并聯(lián)構(gòu)成，電動汽車電池有幾千節(jié)，相差一百倍”。電池個數(shù)越少，電池組容量越低，電壓越低，電池安全越容易控制。但在實(shí)際中，電動自行車燃爆事故數(shù)量高于電動汽車。電動自行車鋰電池安全背后，暴露出的是電池、充電器等強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)缺失、行業(yè)處于低水平發(fā)展的現(xiàn)狀。電動車鋰電池安全，不是技術(shù)問題，也不是科學(xué)問題，本質(zhì)上是管理問題。
電池的貓膩
電動自行車的電池大體分為兩種——鉛酸電池和鋰電池。簡單地說，鋰電池要比鉛酸電池更輕、比能量更高（衡量電池能量密度的指標(biāo)）、壽命更長。而鋰電池又可以根據(jù)電池正極材料不同，分為三元鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池?，F(xiàn)在市面上流行的所謂超導(dǎo)石墨烯電池，是用石墨烯作負(fù)極，用以改善電池導(dǎo)電性能。但由于添加的石墨烯性能和特性不佳，含量過少，并不能使電池性能有根本性改變。
與鉛酸電池相比，鋰電池的最大優(yōu)勢還是重量輕。同樣是48伏、12安時，一組鉛酸電池重量能達(dá)到16公斤左右，而鋰電池大約4公斤。但鋰電池價(jià)格更貴。常見48伏、24安時的鉛酸電池價(jià)格大約350元，三元鋰電池為600元左右，磷酸鐵鋰電池價(jià)格大致在900元。在國內(nèi)，電動車鉛酸電池生產(chǎn)商主要是浙江長興縣的超威和天能，兩家企業(yè)的市場份額共占到百分之七八十，鋰電池市場的龍頭企業(yè)為蘇州星恒、天能。
2018年，電動自行車新國標(biāo)發(fā)布，規(guī)定包含電池在內(nèi)的整車重量不許超過55公斤。這一規(guī)定使鋰電池開始搶占鉛酸電池的市場。近年來，全國每年新生產(chǎn)的3000萬輛電動車中，采用鋰電池的車輛占比為35％。鋰電池電動車的保有量占比，已從新國標(biāo)頒布前的3％增長到15％左右。眼下正處在全國多地超標(biāo)車過渡期截止日期的前夕，以舊換新或購買新車的需求激增。但一直以來，電動車鋰電池的充電安全問題沒有得到解決。
在中國自行車協(xié)會副理事長、江蘇省自行車電動車協(xié)會名譽(yù)理事長陸金龍的印象中，2018年新國標(biāo)頒布前，電動車發(fā)生燃爆事件的概率遠(yuǎn)低于現(xiàn)在。無錫市檢驗(yàn)檢測認(rèn)證研究院/國家輕型電動車及電池產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心業(yè)務(wù)管理部部長、研究員級高工薛宇解釋說，鋰電池較鉛酸電池更易出現(xiàn)安全事故。這主要是由電池的材料與結(jié)構(gòu)所決定的。鋰電池能量密度比鉛酸電池高，鋰元素的化學(xué)性質(zhì)比鉛更活躍，鋰電池中的電解液也比鉛酸電池的稀硫酸電解液更易燃燒。鉛酸電池在發(fā)生事故時，最多鼓脹或裂開，不會有更劇烈的反應(yīng)。鋰電池由于內(nèi)阻小、隔板薄，出現(xiàn)熱失控時，則會發(fā)生燃爆。同理，三元鋰電池能量密度高于另兩者，構(gòu)成電池正極三種元素鎳、鈷、錳的活潑性也較鐵元素高，因此安全性不如磷酸鐵鋰電池。但因能量密度最高，三元鋰電池在電動車鋰電池市場份額達(dá)到50％以上。
眼下，一些廠家又在推出鈉電池，鈉的化學(xué)屬性沒有鋰活潑，相對更安全，但能量密度又不及鋰電池。馬貴龍說，鋰電池安全的終極解決方案是生產(chǎn)固態(tài)鋰電池，即電解質(zhì)為固態(tài)?！艾F(xiàn)在的鋰電池因?yàn)殡娊赓|(zhì)是液態(tài)，才易發(fā)生膨脹、爆炸”。固態(tài)鋰電池也是全世界在攻克的難題，如何將固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極結(jié)合在一起是當(dāng)下的難點(diǎn)。但這一技術(shù)路線要想獲得成功，走向市場，還尚需時日。
近兩年，由于事故頻發(fā)，電動自行車生產(chǎn)廠家開始更多采用安全系數(shù)相對更好、價(jià)格也更高的磷酸鐵鋰電池。但在新能源電動汽車領(lǐng)域，三元鋰電池依然是主流。
在電動自行車行業(yè)內(nèi)，整車企業(yè)大都不會自己生產(chǎn)電池，而是向電池廠家直接定制、購買電池或采購單個電池再進(jìn)行組裝。頭部企業(yè)通常會與星恒、天能、超威等廠家合作，由其提供電池。馬貴龍說，一些生產(chǎn)汽車鋰電池的大廠，會將電壓相同、內(nèi)阻一致的電池打包、組配好賣給汽車整車廠，而把內(nèi)阻、電壓參差不齊、配不上組的電池賣給一些沒有鋰電池生產(chǎn)資質(zhì)的小廠。這些小廠直接將電池串并聯(lián)、打包，做成電池組，再賣給一些小品牌電動車整車廠和諸如維修點(diǎn)、銷售門店等二級市場。這樣一個電池組里電池間的差異很大，會導(dǎo)致事故頻發(fā)。
馬貴龍說，電池發(fā)生燃爆事故的核心在于過充。構(gòu)成大容量電池的方式，是將十多個單個電池串聯(lián)后，再將這些電池組并聯(lián)。如果配置一致性比較差的電池，會出現(xiàn)某一節(jié)電池很快被充滿，其他電池尚未“吃飽”的情況。而充電器對此并“不知情”，會持續(xù)給所有這些電池充電。這樣一來，充滿的電池會因?yàn)檫^充發(fā)熱，電池中又含有電解液，遇熱汽化，壓力增大，發(fā)生爆炸。
葉震濤是國家輕型電動車及電池產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（CEVT）技術(shù)負(fù)責(zé)人，也是電動車新國標(biāo)的起草者之一。他指出，近兩年，最早一批投入使用的新能源汽車電池開始進(jìn)入到大規(guī)模更換退役階段。2018年，新能源汽車退役鋰電池能達(dá)到11億瓦時。在此過程中，會有部分退役淘汰電池，通過一些小廠家，流入電動自行車領(lǐng)域?！耙恍┍砻嫔峡粗芎玫碾姵?，可能壽命已經(jīng)到期，內(nèi)部存在風(fēng)險(xiǎn)故障點(diǎn)，如果不經(jīng)檢測被隨意組配到一起，就會有很大危險(xiǎn)”。
而在電動自行車的銷售模式中，整車和電池可以分開銷售。整車大廠在電動自行車出廠時，會配套電池，一些小企業(yè)只出售車架子，電池安裝均由經(jīng)銷點(diǎn)實(shí)施。這樣的銷售模式會使一些劣質(zhì)電池經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、線下銷售后，安裝到電動自行車上。
這樣的電池流通鏈條在外賣員購車經(jīng)歷中體現(xiàn)得尤為明顯。劉剛是餓了么在北京的一名外賣員，2017年入行，迄今為止，已至少更換過兩輛電動車和三次電動車電池。劉剛說，外賣員在購電動自行車時，往往自己已經(jīng)買了電池。他之前騎的是一輛500元買的雅迪二手電動車，使用的是一款72V、65AH恒為品牌的大容量電池，花了近3000元購自網(wǎng)上，續(xù)航里程能達(dá)到100多公里。
追求高速度、長里程是外賣員的工作需求，72V已經(jīng)超過了新國標(biāo)規(guī)定的電池48V的額定電壓。2019年前后，他又在小區(qū)附近購買了兩組72V、20AH的超威鋰電池，花費(fèi)3000多元。其中一節(jié)仍正常使用，另一節(jié)用將近一年就不能用了，“當(dāng)時看著外殼是新的，可能里面裝的就是舊電池”。在北京市西城區(qū)趙登禹路兩側(cè)，有著十余家電動自行車店。其中一些店面門前，就擺著不含電池的雜牌或超標(biāo)電動車。而這類電動車的主要買家，就是外賣員。
葉震濤說，國內(nèi)對于廢舊鋰電池尚沒有建立專門回收體系，設(shè)立專門回收網(wǎng)點(diǎn)。而在新國標(biāo)制定、出臺時間段，發(fā)現(xiàn)電動車使用被淘汰電池的現(xiàn)象也比較少，因此新國標(biāo)對此也沒有規(guī)定，反過來說，這也說明了這些電池沒有經(jīng)過相應(yīng)檢測，直接流入了市場。
陸金龍說，廣東東莞有數(shù)十家生產(chǎn)雜牌鋰電池的企業(yè)，其生產(chǎn)的電池都不具備安全保障，“肯定要出事情”，其價(jià)格比大品牌的電池要便宜20％至30％。他建議，從國家層面來講，對于生產(chǎn)電動車鋰電池的廠家要進(jìn)行強(qiáng)制認(rèn)證。
馬貴龍說，為解決電動車安全問題，一定要定規(guī)矩，進(jìn)入電動自行車領(lǐng)域的鋰電池必須要有準(zhǔn)入門檻。電動汽車整車廠經(jīng)篩選過后剩下的電池，不得隨意流入電動自行車電池的生產(chǎn)廠家。從事電動自行車電池生產(chǎn)廠家要具備檢測、合理組配電池的能力和資質(zhì)，保證電池配組一致性。違者要承擔(dān)嚴(yán)厲的法律責(zé)任。
他還表示，現(xiàn)在一些知名電動自行車整車企業(yè)打出了“汽車級鋰電”的宣傳口號，其真實(shí)含義，無非是像電動汽車一樣實(shí)現(xiàn)電池配組一致，這本應(yīng)是電動自行車電池的一個基本要求。電動自行車電池安全事故頻發(fā)背后，反映出的是相關(guān)管理的缺失。
汽車鋰電有嚴(yán)格的強(qiáng)制性準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。相比之下，葉震濤說，《電動自行車用鋰離子蓄電池》GB/T 36972-2018只是一個推薦性標(biāo)準(zhǔn)?！坝行┢髽I(yè)有選擇性執(zhí)行部分標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，僅規(guī)定能通過檢測的項(xiàng)目?；蛘咧贫ㄆ髽I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，回避執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中較嚴(yán)格項(xiàng)目。” 標(biāo)準(zhǔn)中有“過充電”的要求，即拆掉電池保護(hù)裝置后，對已經(jīng)充滿電的電池，進(jìn)行90分鐘的過充。按照標(biāo)準(zhǔn)，電池過充后，不能爆炸、起火。充電之后將保護(hù)裝置裝好，電池還能正常使用。“但據(jù)我所知，有機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試后，部分產(chǎn)品在檢測中直接起火或者爆炸了。”
電池管理系統(tǒng)與充電器
電池管理系統(tǒng)（BMS）是守護(hù)電池安全的重要防線。這是一種含有芯片的電子電路，又稱電池的保護(hù)線路或保護(hù)板。BMS的引線與電池的引線相連，起到管理電池的作用。電動車BMS通常安裝在一組電池的端部，外面再封裝外殼。馬貴龍解釋說，BMS有三重作用：一是監(jiān)測每一節(jié)電池充放電時電壓高低、電流大小及電池組溫度。當(dāng)某一節(jié)電池充電滿時，BMS會調(diào)節(jié)電流從旁路通過，放電時，某一節(jié)電池單體電壓過低，則會通過調(diào)整使各電池單體放電電壓均衡。再者，當(dāng)檢測到電池組出現(xiàn)問題時，會切斷充電電流。BMS只在鋰電池中有，鉛酸電池因不易爆炸而不裝配BMS。
薛宇說，雖然沒有強(qiáng)制性規(guī)定，但出于安全性考慮，鋰電池均要配備BMS?，F(xiàn)實(shí)中，電動自行車BMS的價(jià)格差異較大，便宜的幾塊錢，貴的十幾塊錢到二三十塊錢不等。相應(yīng)的，電動車BMS的功能、可靠性也有差別。質(zhì)量差的BMS可能形同虛設(shè)，什么作用都不起。
相比之下，電動汽車的BMS能做到更精確管理幾千節(jié)電池，其成本也相應(yīng)大大提高，價(jià)格在兩三萬元。薛宇說，電動車鋰電池出廠時，都有原裝配套的BMS，如果私自將電池改成高電壓、大容量，則可能重新更換的BMS與電池不配套，起不到保護(hù)作用。對于電動自行車來說，十幾塊錢的BMS已能起到有效保護(hù)作用，技術(shù)上沒有難度，只是成本的問題。
充電器也是重要一環(huán)。2016年前后，一名22歲的來京務(wù)工女孩將超威牌電動車鉛酸電池帶回家中充電。半夜，充電器因?qū)﹄姵剡^充發(fā)熱，發(fā)生短路，著火后，將女孩燒死。充電器生產(chǎn)商溜之大吉，超威被起訴至法院，馬貴龍作為專家證人出庭。此前幾年，馬貴龍已參與到《電動自行車用充電器技術(shù)要求》國標(biāo)的編制中，在討論中，他強(qiáng)烈要求電動車鉛酸電池充電器廠家增加充電器防止熱失控的功能。這會給生產(chǎn)廠家增加幾元左右的成本，一度遭到個別廠家反對，但最終在大家的努力下，得以通過，相關(guān)規(guī)定被寫入文件。
但《電動自行車用充電器技術(shù)要求》GB/T 36944是推薦性標(biāo)準(zhǔn)。葉震濤說，這一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，只有少數(shù)企業(yè)執(zhí)行，2020年江蘇省市場監(jiān)督管理局抽查了50批次充電器，僅2家執(zhí)行這一推薦性國標(biāo)；有的企業(yè)明示執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或類似標(biāo)準(zhǔn)，其中部分安全性項(xiàng)目低于GB/T 36944標(biāo)準(zhǔn)。由于推薦性國標(biāo)力度不夠，國家市場監(jiān)督管理總局國標(biāo)委又立項(xiàng)了充電器強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，由薛宇負(fù)責(zé)起草。9月28日下午，這一強(qiáng)制性國標(biāo)進(jìn)行了審定，預(yù)計(jì)今年底或明年初發(fā)布。
馬貴龍說，對于鋰電池充電器來說，最重要的是BMS和充電器間建立彼此開放協(xié)議，實(shí)現(xiàn)二者的通訊。BMS相當(dāng)于鋰電池和充電器之間的“中介”。就像醫(yī)生給病人開藥一樣，BMS通過對電池的監(jiān)測，要告訴充電器何種情形下，該如何給電池充電。一旦發(fā)現(xiàn)電池溫度過高，充電器要立即停止充電。鋰電池組中要裝有溫度傳感器，供BMS監(jiān)控。這是當(dāng)下解決鋰電池燃燒的唯一途徑，應(yīng)納入強(qiáng)制性國標(biāo)。而市場上所謂某一品牌電池必須匹配某一廠家充電器，實(shí)際上只是商業(yè)利益的捆綁。
國內(nèi)電動兩輪車（包含輕摩、電摩、超標(biāo)電動車）鉛酸電池充電器廠家呈現(xiàn)出明顯的生產(chǎn)企業(yè)和地域的集中性。一級市場即整車廠充電器年銷量為2500萬只，其中南京西普爾、南京特能、浙江聚源三家共占其中的70％。以48V、20AH規(guī)格充電器為例，一級市場的充電器成本為25元左右。二級市場主要被安徽滁州天長市秦欄鎮(zhèn)的70多家企業(yè)所占據(jù)，市場份額占到二級市場的70％，充電器質(zhì)量較一級市場低，年銷售量在1億只左右，一只充電器成本為18元。鋰電池充電器主要以無錫三石、深圳麥迪瑞等廠家為主。相較鉛酸電池充電器，鋰電池充電器市場還處于起步階段，沒有什么大企業(yè)，眾多小廠還存在諸多生產(chǎn)不規(guī)范的情況。
《中國新聞周刊》在電商平臺上搜索，具有充滿自停功能的鋰電池充電器價(jià)格在60元上下，某品牌具備過熱、過充、過流保護(hù)的鋰電池充電器售價(jià)159元。葉震濤說，從監(jiān)督抽查數(shù)據(jù)分析看，網(wǎng)絡(luò)平臺不合格率居高，其中充電器不合格率高達(dá)80％。馬貴龍說，解決鋰電池充電安全問題，就要鋰電池、BMS、充電器三位一體考慮，要防止劣質(zhì)鋰電和充電器流入市場，否則，只能是隔靴搔癢。如果只是從電池組和充電器角度提升安全性，生產(chǎn)廠家增加的成本也就二三十元，“不會超過50元，消費(fèi)者增加的花費(fèi)最多不會超過100元?！?/p>
不被重視的“草根產(chǎn)業(yè)”
新國標(biāo)實(shí)行下，北京為超標(biāo)車設(shè)立了三年過渡期。11月1日起，配置臨時黃牌的超標(biāo)車將被淘汰，道路上通行的將都是“合規(guī)”的白牌車。國慶前，劉剛找到一家電動車店，將自己的雅迪電動車以舊換新200元賣掉，又花2500元買了一輛額定電壓72V的綠源電動車，并在店面維修人員的一番操作下，將原本出廠速度設(shè)定為25km/h的電動車改為了速度可達(dá)到50km/h，這在行內(nèi)稱為解除限速。而無論電機(jī)轉(zhuǎn)速多快，電動車儀表盤上顯示的速度仍沒有超過新國標(biāo)25km/h的最高限定值。馬貴龍說，雖然絕大多數(shù)電動車火災(zāi)事故發(fā)生在充電時，但私自改裝高電壓、大容量的電池，也會帶來消防安全的隱患。高電壓為的是高速度，當(dāng)電動車以高速度行駛時，意味著放電電流會增大，電池溫度升高，會增加電池燃爆的可能性。負(fù)載過重也會產(chǎn)生大電流，而電動車行駛過程中爆燃的另一種較大可能性，是電池正負(fù)極發(fā)生短接。
陸金龍說，實(shí)際上，電動自行車鋰電池的要求應(yīng)比汽車級鋰電要求更高。“電動自行車的使用環(huán)境比汽車更惡劣，顛簸、負(fù)重、暴曬、嚴(yán)寒，汽車很少面臨這樣的情況，其電池及各種設(shè)備的安全性也更好些?！钡c此同時，電動車使用人群經(jīng)濟(jì)能力有限，對價(jià)格也更敏感，“買汽車的不會在乎千把塊錢，電動自行車可能貴200元，消費(fèi)者就接受不了了?！边@也正是很多雜牌電動車電池有出路的重要原因。
馬貴龍說，當(dāng)下依照速度、重量將電動兩輪車劃分為電動自行車、電動輕便摩托車、電動摩托車，這只是交管部門一種便于管理的方式。新國標(biāo)并沒有根本解決電動自行車的交通安全與消防安全這兩大問題。馬貴龍建議，應(yīng)將所有手把調(diào)速的兩輪車都列入機(jī)動車管理。一旦按機(jī)動車管理，電動車騎行速度依據(jù)路段來規(guī)定，這樣能更好地保障交通安全，同時，其生產(chǎn)與銷售的管理也能向機(jī)動車看齊。
至于外賣員所用車輛，應(yīng)制定專門標(biāo)準(zhǔn)，選定有資質(zhì)的電動車生產(chǎn)商，速度上作出相應(yīng)規(guī)范，電池能滿足外賣員送餐的職業(yè)需求，由外賣小哥自帶車加盟改為企業(yè)統(tǒng)一采購車輛。這樣外賣用車可以由無序轉(zhuǎn)為規(guī)范。葉震濤說，外賣平臺還應(yīng)通過建立信息平臺，定期檢查，確保車輛安全性。
國外的電動自行車幾乎都來自于中國出口，且百分之七八十都采用鋰電池。但國外的電動自行車事故率并沒有國內(nèi)這么高。這是因?yàn)?，一方面，電動自行車在國外多為電動助力車，速度多不會高?0km/h。另一方面，由于出口電動自行車價(jià)格較高，能賣到8000元~1萬元，廠家也有足夠的利潤空間采用質(zhì)量更好的配件。就比如，出口國外的電動自行車都安裝BMS，電池配組一致性也做得比較好。
馬貴龍說，目前國內(nèi)整個電動自行車行業(yè)發(fā)展仍處于低水平，電動車零部件的生產(chǎn)廠家基本都是個體戶。全國有上千家整車廠，做得好的只有幾十家。但若加強(qiáng)監(jiān)管，就意味著成本與價(jià)格的提升，可能導(dǎo)致其消費(fèi)人群中的低收入者利益受損。這就涉及到政府的管理策略問題。
近年來，電動自行車行業(yè)蓬勃發(fā)展，但政府部門對電動汽車的重視程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電動自行車?！爸劣陔妱幼孕熊?，就是一個草根產(chǎn)業(yè)，在政策方面也有一定的差異?！标懡瘕堈f。馬貴龍認(rèn)為，無論是占地面積、節(jié)能環(huán)保，還是實(shí)用性，電動自行車都比電動汽車有著無比的優(yōu)越性。但在很多地方政府看來，做鋰電池就是高科技，做汽車就是高技術(shù)，搞電動汽車更不得了?！爸劣陔妱幼孕熊嚕蠹叶疾淮蟾信d趣”。
（文中劉剛為化名）
