為什么電動汽車起火事故頻發(fā)？電池包是自燃主要誘因嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-15 11:38
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前不久，中國工程院院士楊裕生指出，電池高鎳化提高了比容量，也讓電池的熱失控溫度和安全性逐步下降。三元鋰離子電池?zé)崾Э販囟炔蛔?00℃，尤其是三元材料在達(dá)到一定溫度時分解釋放出極活潑的初生態(tài)氧，即使在沒有外界氧氣供應(yīng)的情況下，電池內(nèi)部也已經(jīng)完整地具備了燃燒要素，這也是三元鋰離子電池起火后，火勢蔓延迅速且難以撲滅的原因。
楊裕生認(rèn)為，由于片面追求純電動車高續(xù)駛里程，三元材料的高鎳之風(fēng)越刮越烈。三元電池或許是定時炸彈，磷酸鐵鋰電池不應(yīng)該被埋沒。還有專家認(rèn)為，從理論上看，三元電池的安全性就低于磷酸鐵鋰，加大三元電池中鎳的含量必然帶來更大的安全隱患。
電池包設(shè)計缺陷不能忽視
三元電池高鎳化降低了電池的安全性，但也正如楊裕生所言，這是三元電池起火后，火勢蔓延迅速且難以撲滅的原因。那么，真正引起電池起火的直接原因是什么？
每次電動汽車起火時，都有專家去現(xiàn)場了解情況，并把起火車輛運(yùn)回進(jìn)行拆解，分析其原因。一位經(jīng)常參加“分析電動汽車起火事件”的專家告訴記者，大多數(shù)電動汽車起火的主要原因不在電池，而在電池包。該專家說，電池包存在很多缺陷，便存在了安全隱患，待安全隱患積累到一定程度之后，便會引發(fā)電動汽車自燃。
可以看出，在多次的自燃事件中，發(fā)生的起火地點(diǎn)大多數(shù)在我國南方，與南方近期大范圍的降雨也有較大的關(guān)系。該專家告訴記者，汽車電池短路引起的自燃就是在電池包中產(chǎn)生的。電動汽車有較高的防水要求，達(dá)到IP67防水等級，電動汽車的安全將有保障。假若電動汽車防水等級沒有達(dá)到要求，隨著使用時間的增長，電池的防水性減弱，雨水、積水等有極大的可能侵蝕電池系統(tǒng)，導(dǎo)致電池短路，引起電動汽車燃燒。
導(dǎo)致電池短路，還有一種起火原因是電池?zé)崾Э?。該專家指出，電池?nèi)部的失控大多數(shù)也是電池包所引起的。電池包與外部因素有密切關(guān)系，而外部因素正是引發(fā)熱失控的源頭。比如車輛行駛過程中的震動會使電池之間發(fā)生摩擦，日積月累就有可能發(fā)生質(zhì)變，最終導(dǎo)致電池包中的短路，發(fā)生汽車自燃現(xiàn)象。
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為了推動電動汽車發(fā)展，我國制定了較高的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，中央和地方兩級補(bǔ)貼均提出了續(xù)駛里程要求。為了滿足續(xù)駛里程要求，汽車企業(yè)一般采取兩種方法，一是提高電池的能量密度（有相當(dāng)高的技術(shù)難度）；二是多裝電池。"多裝電池就意味著成本會提高，產(chǎn)品就會缺少市場競爭力。為了達(dá)到補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)又確保成本不大幅提升，有些企業(yè)采用放松BMS（電池包成組的一部分）管理的辦法，但這就意味著降低了電池的安全管控。放松BMS要求難免帶來安全隱患，在BMS突然出現(xiàn)問題時就會導(dǎo)致電動汽車起火燃燒。"該專家說。
電池內(nèi)短路也應(yīng)重視
該專家告訴記者，目前，由于電池包的原因引起的起火事件占據(jù)大多數(shù)，但也有少部分是電池本身的問題，這與電池市場的不規(guī)范有關(guān)。他說，我國動力電池的集中度較高，排名前十的企業(yè)市場占有率超過80%,這些企業(yè)技術(shù)實力都較強(qiáng)，并且重視電池生產(chǎn)質(zhì)量。但我國有上百家電池生產(chǎn)企業(yè)，他們在不同的細(xì)分領(lǐng)域?qū)で笞约旱纳嬷?，有些二流電池企業(yè)的產(chǎn)品仍然會流入市場，這些企業(yè)的產(chǎn)品可能存在電芯本身的問題。比如，電芯中雜質(zhì)含量過高，不需要外部因素就可能產(chǎn)生電池內(nèi)短路，導(dǎo)致電池?zé)崾Э貜亩鸹鹑紵?/div>
"電池的內(nèi)短路不能忽視。"蘇州宇量電池有限公司董事長毛煥宇說，"電池在設(shè)計和制造過程中有很多的機(jī)會會留下內(nèi)短路的安全隱患，目前的技術(shù)還無法完全消除和防止出現(xiàn)內(nèi)短路，也在事故發(fā)生之前無法探測到。盡管電池的內(nèi)短路是小概率事件，但也不能忽視，一旦發(fā)生內(nèi)短路將是災(zāi)難性的。
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"毛煥宇說："內(nèi)短路無法克服，但可以采取兩個措施保障電池的安全，一是降低熱失控的強(qiáng)度；二是設(shè)置熱擴(kuò)展屏障。"為了達(dá)到這個目的，蘇州宇量電池有限公司探索出了自己的一套預(yù)防措施：通過化學(xué)方法控制來降低熱失控電池的反應(yīng)能量，設(shè)置熱傳遞障礙等。
目前，電池安全越來越引起行業(yè)關(guān)注，國內(nèi)不少機(jī)構(gòu)和企業(yè)也都致力于研究電池系統(tǒng)的安全性。中國大通戰(zhàn)略研究中心黨委書記、鐿鉻化學(xué)物理研究所所長高幼銀就曾向記者展示了他們關(guān)于電動大巴車電池系統(tǒng)安全的研究成果。他說，這套系統(tǒng)是在電池包中加入了一套消防子系統(tǒng)，里面有滅火控制裝置，一旦電池包發(fā)生熱失控，滅火系統(tǒng)會迅速啟動，從而避免危害進(jìn)一步擴(kuò)大，確保電池系統(tǒng)安全。 這其中，鋰動力電池的熱管理系統(tǒng)的溫度監(jiān)測，是不可忽視的安全因素。熱管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制溫度，確保電池一直處在一個合理的運(yùn)行溫度下。通常，熱管理系統(tǒng)由整車控制器控制，在電池包溫度異常時，通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行及時散熱或者加熱，保證電池安全以及壽命。
這是因為，溫度的升高對鋰動力電池的日歷壽命和循環(huán)壽命都有影響，鋰動力電池溫度升高，反應(yīng)速度加快。相關(guān)研究表明，鋰動力電池溫度每升高10℃，其退化速度就增加1倍。同一款電芯，當(dāng)剩余容量為90%，25℃溫度下輸出容量為300kWh，而35℃溫度下的輸出容量僅為163kWh。
溫度上升10℃，電芯的循環(huán)壽命下降了近50%。由此可見，溫度對鋰動力電池的循環(huán)壽命有很大的影響。所以，在鋰動力電池的使用過程中，應(yīng)盡量避免電池長期在高溫條件下使用，尤其需要避免鋰動力電池在高溫條件下的高倍率充放電循環(huán)，這也是車用動力電池必須進(jìn)行溫度控制的一個主要原因。
