新能源車電池為何起火？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-06 12:24
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一、動力電池的類別
首先我們常見的新能源電動汽車所搭載的電池，使用環(huán)境相對惡劣，且對容量、體積及重量等一些參數(shù)有較高的要求，其中電池主要性能指標(biāo)包括：電壓、容量、內(nèi)阻、能量、能量密度、功率、使用壽命，在眾多可循環(huán)使用電池中，鋰電池的各方面性能參數(shù)最為適合純電動汽車的使用場景。
鋰離子電池屬于新一代電池，也是目前對容量要求較高的用電器使用較多的電池。在新能源電動汽車上，主要使用磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池，所謂磷酸鐵鋰電池，是指正極材料采用磷酸鐵鋰的鋰離子電池，早期由于其造價(jià)低（不含稀有貴金屬，磷、鐵資源豐富，價(jià)格低）、熱穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，磷酸鐵鋰電池被用作動力電池。
不過隨著用戶對續(xù)航里程的要求提高，在乘用車領(lǐng)域，相對來講能量密度較低的磷酸鐵鋰電池逐漸被三元鋰電池替代。而在商業(yè)用車及公交車上，磷酸鐵鋰電池還會有一些應(yīng)用，主要針對行駛路徑相對固定或短途運(yùn)輸?shù)能囕v，因?yàn)榈统杀炯案甙踩詫τ谏虡I(yè)用途來講更重要。
三元鋰電池的全稱為“正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA）等三元聚合物的鋰離子二次電池”。 根據(jù)正極材料的混合比例不同，三元鋰電池分為多個(gè)體系，例如NCM811、NCM622、NCM333，數(shù)字代表3種元素的混合比例，例如NCM811內(nèi)的鎳鈷錳以8：1：1為混合比例，也是目前能量密度最高的鎳鈷錳三元鋰電池。不過配比調(diào)整也存在利弊，鎳（Ni）提高后隨之容量提升，但穩(wěn)定性也會降低，電池安全性受影響。對于新能源車來說，續(xù)航里程的提高是硬性指標(biāo)，而安全方面更為重要。
二、不同外形電芯的特性
新能源電動汽車要求電池組的比能量高、比功率大、充放電效率高、相對穩(wěn)定性好、使用成本低、安全性好。有這么多的要求，對電芯的要求非常嚴(yán)格。在車內(nèi)電芯并不是獨(dú)立存在的，需經(jīng)過編排成為電池組，結(jié)合車身結(jié)構(gòu)、散熱系統(tǒng)及電控系統(tǒng)，組成一套密閉的電池組，為車輛供電。
北汽新能源 EX3
大多數(shù)純電動汽車的電池組都安裝在底盤處，主要是底盤相對平整且面積更大，方面布置電池組，但也帶來了安全隱患，行車過程中難免會出現(xiàn)磕碰底盤的狀況，與傳統(tǒng)燃油車不同的是，電池組的位置可能要比油箱更低，更容易被磕碰到，且容易造成電池組內(nèi)出現(xiàn)短路等極端狀況。
根據(jù)需求，電池廠商將電池包裝成多種外形，滿足不同車型的需求，目前常用的有圓柱型、方形、軟包電池，車企會根據(jù)不同車型設(shè)計(jì)電池組，選擇相應(yīng)的電芯布置在電池組內(nèi)部。
圓柱狀電池:
圓柱型電池我們常見的型號有18650，這一組數(shù)字代表著圓柱的直徑為18mm，長度為65mm，0表示為圓形柱狀電池。18650電芯具有高功率輸出和高能量密度的特點(diǎn)，滿足高續(xù)航及快速充放電。
由于電池組所需的電芯單體數(shù)量很高，需要電芯適合大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)滿足供給，恰恰圓柱形電池符合這一要求。不過圓柱型電池也具備劣勢，單體數(shù)量太大會造成電池組的管理系統(tǒng)復(fù)雜，散熱方式設(shè)計(jì)困難等，同時(shí)影響電池組的能量密度。當(dāng)然，電芯的一致性也非常重要，單體數(shù)量多意味著故障率也更高，一個(gè)電芯出問題，輕則導(dǎo)致電池組容量降低，重則可能導(dǎo)致過熱起火。能量密度越高，放電產(chǎn)生的熱量也越多，意味著容易出現(xiàn)熱失控的情況。
以特斯拉Model S為例，搭載的電池組內(nèi)包含超過7000節(jié)18650電芯，大量電芯單體給電池組的散熱及管理系統(tǒng)帶來更大壓力。而在今年上市的特斯拉Model 3上，已經(jīng)改為使用21700電芯，電芯單體的數(shù)量也大幅降低，可以理解為電芯的管理難度及故障率降低，整個(gè)電池組的安全性提高。
方殼狀電池:
方殼電池最大的優(yōu)點(diǎn)就是由于外形規(guī)整，方便在電池組內(nèi)布置、設(shè)計(jì)電池組的整體外形。方殼電池的散熱更容易設(shè)計(jì)，可靠性好，有泄壓閥，短時(shí)間出現(xiàn)過熱可盡快釋放壓力，保證電池組的安全。但方殼電池的外殼型號頗多，且尺寸相對固定，導(dǎo)致造價(jià)稍高。
方殼電池
目前，很多國產(chǎn)品牌都會采用方殼電池作為電芯，電芯單體有一定的安全措施保證安全，提升整個(gè)電池組的安全性，同時(shí)造型規(guī)整也更容易排布。
軟包電池:
軟包電池因?yàn)闆]有沉重的外殼，相對重量更輕，電池形狀也可靈活改變，適應(yīng)性強(qiáng)且能量密度更高。不過凡事必有利弊，沒有外殼的它僅靠鋁塑膜作為外包裝，讓電芯的機(jī)械強(qiáng)度存在短板，封口的工藝難度也較大，導(dǎo)致電芯的一致性稍差。
軟包電池的一致性差，會導(dǎo)致整個(gè)電池組的穩(wěn)定性下降。最大的問題就是溫度控制，個(gè)別電芯的溫度過高可能引起火情，或電池管理系統(tǒng)為保證某個(gè)電芯溫度在安全范圍內(nèi)，導(dǎo)致整組電池的性能下降。所以說如果想采用高能量密度的軟包電池，需要配合高效的散熱系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)。
