電動車頻繁起火誰之過？?電池是原罪嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-07 18:42
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鋰離子技術(shù)使智能手機和筆記本電腦成為可能。與其他電池相比，它們具有迄今為止最高的能量密度。”
鋰電池，首先在90年代初索尼公司在攝像機內(nèi)得到商業(yè)化應(yīng)用，隨后迅速在全球范圍內(nèi)獲得成功。今天，這種電池搭載在數(shù)以億計的智能手機和筆記本電腦上，甚至作為動力源應(yīng)用在在電動汽車和飛機上。
但另一方面，鋰電池的安全性似乎從未停止討論。就三星來說，近幾年便頻繁出現(xiàn)手機自燃、爆炸或因有自燃風(fēng)險而召回的事件。公開資料顯示，2018年11月23日，廣州機主回先生起訴note7炸機，一度引發(fā)關(guān)注;2017年3月9日凌晨4時，馮玲玲將其購買的三星手機放在床邊充電時，手機電池突然爆炸，導(dǎo)致其5歲的小女兒臉部、手部被炸傷。經(jīng)鑒定，其小女兒的燒傷屬八級傷殘。
(三星GalaxyNote9起火)
電動汽車的類似事故更加嚴(yán)峻。
據(jù)不完全統(tǒng)計，全國2018年已發(fā)生的電動汽車起火事件超過40起，車輛涵蓋乘用車、公交車、物流車等不同車型，僅在深圳市就發(fā)生8起新能源物流車自燃事故。
單就特斯拉一個品牌而言，自2013年ModelS在美國西雅圖南部的公路發(fā)生車禍起火后至今，已大約發(fā)生50起因行駛、碰撞和充電導(dǎo)致的燃燒、自燃及爆炸事故。
在這些案件中，鋰電池或為罪魁禍?zhǔn)住?/div>
鋰電池由正極材料，負極材料和電解液組成，而這幾部分的熱穩(wěn)定性，直接影響著電芯發(fā)生熱失控的可能性。
以正極材料熱穩(wěn)定性的影響因素為例，當(dāng)前應(yīng)用廣泛的鋰電池正極材料，都是鋰的化合物。磷酸鐵鋰，錳酸鋰和三元鋰，一般而言，三者的安全性是從高到低排列的。
研究認為，鋰的化合物分子式中，鋰的含量越高，其熱穩(wěn)定性就越差，開始與電解液反應(yīng)的溫度就越低。有個定量的比較，分子式中各個原子的比例系數(shù)，當(dāng)鋰的系數(shù)是0.25時，其反應(yīng)溫度為230℃;如果這個數(shù)值變成1，其起始反應(yīng)溫度就變成了170℃。
老化也會帶來熱失控。比如，負極SEI膜結(jié)構(gòu)老化，出現(xiàn)破損，引發(fā)自生熱過程;負極鋰枝晶堆積，造成內(nèi)短路或者遇到高溫環(huán)境與電解液激烈反應(yīng)。老化帶來的內(nèi)阻上升，使得熱積累出現(xiàn)的概率上升?？偟貋碚f，老化與熱失控風(fēng)險存在正相關(guān)性。
豐田對電池事故做過一個總結(jié)，過充、外短路、碰撞、內(nèi)短路等因素是發(fā)生事故的四大源頭，其中“過充”首當(dāng)其沖。
有研究者認為，在過充條件下的熱失控發(fā)生溫度，取決于正極材料失去過多的鋰離子以后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;也有研究指出，過多的鋰單質(zhì)無法嵌入負極而沉積在負極表面，鋰枝晶不斷生長，一方面刺破隔膜造成局部短路，另一方面鋰單質(zhì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱。
原國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬曾指出:“大部分著火是在充電過程中，或者剛剛結(jié)束充電后。在充電過程中會將許多隱患放大，導(dǎo)致事故。”
據(jù)悉，篇首自燃的特斯拉ModelS發(fā)生事故前就剛剛完成充電。
技術(shù)與品控，誰最該背鍋?
電動車扎堆起火，是不是車企在技術(shù)路徑的選擇上出了問題?
以前面提到的特斯拉ModelS與蔚來ES8起火為例，兩輛車就分別采用不同種類的鋰電池--松下鈷酸鋰電池與寧德時代三元鋰電池。
其中，鈷酸鋰電池一直用于筆記本電腦，難登電動汽車的”大雅之堂”，而特斯拉是第一個在汽車上使用鈷酸鋰電池的企業(yè)。這種電池雖然技術(shù)較為成熟，功率高、能量密度大、一致性較高，但安全系數(shù)較低，熱特性和電特性較差，成本也相對較高。
而三元鋰電池就顯得更加“激進”。“三元”是指三元材料指的是Ni、Co、Mn或Ni、Co、Al三種金屬元素為核心元素的正極材料。三元電池能量密度、循環(huán)壽命、低溫性能等方面占優(yōu)勢，但是在穩(wěn)定性以及成本上相對劣勢。此外，三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高，高溫后釋放氧氣極更容易發(fā)生燃燒。
這里不得不提另一個主角--磷酸鐵鋰電池。相比之下，磷酸鐵鋰電池不含鈷等貴重元素，原料價格低，磷、鐵的資源含量豐富。其工作電壓適中(3.2V)、單位重量下電容量大(170mAh/g)、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高，安全性更好。
新能源汽車市場上，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池平分秋色，三元鋰似乎更是乘用車的趨勢。補貼退坡的背景下，政府對電動車的能量密度和續(xù)航等指標(biāo)門檻提升，導(dǎo)致車企更加傾向于潛力較高、但穩(wěn)定性較差的三元鋰電池，就連磷酸鐵鋰的“鐵粉”畢業(yè)第也開始動搖。
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