電動汽車自燃和電池有關(guān)嗎？如何有效防止電動汽車自燃？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-15 11:59
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其實(shí)，傳統(tǒng)的汽油、柴油機(jī)汽車也時常發(fā)生自燃，其機(jī)理基本上是汽車油管漏油，一旦有火星就被點(diǎn)燃了。另外在極端條件下，如汽油、柴油機(jī)汽車被高速運(yùn)動的第三方汽車撞擊或者高速運(yùn)動的汽油、柴油機(jī)汽車撞擊了其他物體時，汽油、柴油其能量被人們利用，就會產(chǎn)生燃燒。
有效防止汽車自燃，劃歸為汽車主動安全技術(shù)的范疇。目前這方面有許多國標(biāo)可以遵守。電動汽車自燃的機(jī)理是什么？動力電池與汽油、柴油在機(jī)理上是不同的。汽油、柴油是液體，內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，只有外部環(huán)境條件滿足了，汽油、柴油才會被點(diǎn)燃。而動力電池的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，而是激烈且持續(xù)的，所以容易發(fā)熱。熱量極聚到一定的程度，從外部來看，就燃燒起來了。
無論何種材料的電池，分子結(jié)構(gòu)都是動態(tài)的，自己均會發(fā)熱，比功率越高，發(fā)熱程度越高，比能量越高，發(fā)熱能力越強(qiáng)。如果動力電池發(fā)生了“熱失控”，電動汽車必燃會發(fā)生“自燃”。所謂熱失控是由各種誘因引發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，發(fā)熱量可使電池溫度升高上千度，造成自燃。鋰電池熱失控有三類誘因，有：機(jī)械電氣誘因、電化學(xué)誘因與熱誘因。
機(jī)械電氣誘因就是碰撞、針刺事故引發(fā)的熱失控，比如特斯拉第一起自燃事故中尖銳物品刺穿了車輛底部電池包，這就是外面因素引起的。其中熱誘因是最為直接的原因，由于溫度管理失效導(dǎo)致的熱失控，比如電池溫控芯片出現(xiàn)故障導(dǎo)致過熱，進(jìn)而引發(fā)電芯熱失控。
二、如果能做到動力電池“熱不失控”，電動汽車就不會自燃了？
上面已經(jīng)討論了，傳統(tǒng)汽車的自燃，基本上是外部環(huán)境因素引發(fā)的。對外部環(huán)境因素的控制相對容易些，而動力電池“熱失控”是內(nèi)部引發(fā)的。哲學(xué)上說，外因是條件，內(nèi)因是決定因素。這樣說吧，對動力電池而言，從外部因素來控制其自燃，基本作用不大，必須從內(nèi)部因素來改善。電芯品質(zhì)不一致是主要問題。
以特斯拉汽車為例，其電池系統(tǒng)有7000多個電芯。外行人不了解這個情況，為什么要這樣多的電芯呢？目前的動力電池，電芯電壓基本均在3-4.5V，這是目前電池技術(shù)水平?jīng)Q定的。要把動力電池用到汽車來，目前基本辦法是，對電芯進(jìn)行并聯(lián)（串聯(lián)），第一步是模組，第二步是電池箱（PACK），第三步是成為動力源系統(tǒng)。
7000多個電芯要保持品質(zhì)的一致性，其技術(shù)要求是相當(dāng)高的。電芯生產(chǎn)水平高低，主要也體現(xiàn)在電芯質(zhì)量的一致性上。目前許多廠家，對下線的電芯是先行挑選的，對不同的一致性電芯進(jìn)行歸類。這是事后的辦法，基本上滿足不了電動汽車對動力電池一致性的要求。
模組過程中，要焊接，焊接工藝對電芯的一致性影響非常大的，電池箱（PACK）再一次影響了電芯的一致性。要保障動力電池的一致性，生產(chǎn)過程中，其工藝和自動化要求特別高。
持續(xù)提高動力電池的一致性，是一個長期積累過程。如果電池的一致性達(dá)不到一定要求，動力電池的“熱失控”就基本上沒有保障了，這也是動力電池廠需要研究的重要問題。
三、假定“電芯品質(zhì)一致”是符合要求的，整車廠如何保持呢？
“電芯品質(zhì)一致”是一個質(zhì)量指標(biāo)。對電池出廠產(chǎn)品而言，是一個靜態(tài)的指標(biāo)，上了車的電池，卻是動態(tài)指標(biāo)。在全生命周期里如何保持呢？目前的基本做法是采用動力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)。采用這個技術(shù)的理由是：
①電池阻抗的存在，在電池充放電過程中，電流通過電池導(dǎo)致電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量；
②電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)也會產(chǎn)生一定的熱量。產(chǎn)生的熱量累積導(dǎo)致電池溫度升高，電芯品質(zhì)一致是一個下降的趨勢。
如果在技術(shù)上，沒有管理措施，會大大縮短了電池的日歷壽命和循環(huán)壽命。下面分析如下：
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從上圖可以看出，溫度對電池的循環(huán)壽命也有很大的影響。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%。
因此，為了電池包性能的最優(yōu)化，需要設(shè)計(jì)熱管理系統(tǒng)確保各電芯工作在一個合理的溫度范圍內(nèi)。
四、熱管理系統(tǒng)有助于“電芯品質(zhì)一致”持續(xù)保持
電池智能熱管理系統(tǒng)通過對電池進(jìn)行有效的熱管理，從而提升新能源車的整車性能。基于此，國外車企針對整車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)首先進(jìn)行了深入的研究，尤其是的特斯拉，采用全面分層式電池水冷系統(tǒng)，見（圖2）Tesla Roadster電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)）。
五、目前動力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)比較
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六、液體溫控動力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)效果
①能杜絕電池高溫或低溫導(dǎo)致的電池安全問題，保障車輛無法正常運(yùn)行問題；
②能防止電池溫度過高，減少電化學(xué)腐蝕，避免熱失控導(dǎo)致燃燒或爆炸；
③能防止低溫充電時，電池易出現(xiàn)瞬間電壓過充現(xiàn)象，導(dǎo)致短路造成電池?fù)p壞；
③能解決電池低溫充放電效率痛點(diǎn)；
④能解決快充/慢充電池惡劣工況時，溫度過高限制電功率輸出的問題；
⑤能避免電池過熱造成的能量損失和過熱造成的放電能力下降，提升續(xù)航里程；
⑥保證電池始終處于最佳溫度區(qū)間，減少電池腐蝕，杜絕虛充現(xiàn)象，延長電池青壯年期及壽命；
⑦提高充電效率。
