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新能源汽车电池热失控成自燃主要诱因

   次浏览   本站   2020-02-04

     目前,业内普遍认为,引发电池热失控的原因主要是热辐射、电池内部短路、恶劣环境滥用等。

     据前瞻产业研究院对2017年以来新能源汽车的起火事故分析统计,充电场景是起火的高发场景,占比达50%。而起火事故的原因中,动力电池自燃占比为31%,主要是由于锂电池发生内部或者外部短路后,短时间内电池释放出大量热量,温度急剧升高,导致热失控。

     据欧阳明高指出,由于动力电池在工作的时候会发热,其正常情况下可控,但是在电池温度过高或充电电压过高时,电池内部化学反应会接连发生,产生连锁反应,使电池内压及温度急剧上升,进而引发电池热失控,因而引发燃烧或爆炸。

     抛开外部的使用和环境问题的变化,发热原因与本身的制造材料与工艺也息息相关,电池使用时间过长、电池包温度不均、短路等问题都可能导致热失控。

     “原因很多,但最主要是电池验证不足。”国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬认为,动力电池组是非常复杂的能量系统。一个电池的安全和循环寿命,除了关乎电池自身产品质量,更重要的就是安全管控。

     目前新能源汽车电池验证普遍面临以下几点问题,一是动力电池验证时间短;二是验证手段不完善;三是过程执行不规范。

     这位工程师解释称,由于现在厂家都跟着政策走,为了缩短测试周期,让新车尽快上市,对于动力电池的细节方面验证的并不全面,而且行业内很多企业可能都没有实现动力电池验证的相应技术手段和能力。归根结底就是,厂家追求高续航,在动力电池使用上追求高密度,没有按照标准执行,如果产品质量过硬,不会出现这么多的自燃问题。

电池高能量密度与安全的平衡战

     事实上,宾夕法尼亚州立大学电化学发动机中心主任王朝阳曾举过一个生动的例子:我们做电池的科学家跟工程师,每天是在玩折中的游戏。这里的折中,指的就是高能量密度与电池安全的折中。

     在如今新能源汽车的火热发展之下,高能量密度的动力电池带来的高续航,成为车企争相追逐的目标。但不同的是,一些车企选择在技术研究上投入,通过技术研发实现高续航与车辆安全的平衡,也有一些企业选择简化这一流程。

     据业内人士爆料称,由于国家政策将动力电池高密度与补贴挂钩,行业内存在一些企业为了拿补贴,在技术尚不完全成熟且缺乏严格验证的情况下,匆忙上马高能量密度电池项目。由于这些电池开发时间短,尚不成熟,加之不断缩短和简化的验证试验环节,各类产品问题随之而来。

     目前动力电池存在的最主要问题是,随着能量密度的提高,热失控几率呈上升趋势。因此,业内普遍认为,从电池形态和材料来看,动力电池发展路线将会从正极减钴到无钴、负极加硅、电解质减有机溶剂,逐步向全固态的方向发展。据欧阳明高分析,目前全固态电解质还有很多技术瓶颈需要克服,大规模商业化估计在2025-2030年左右。

     他认为,将补贴和动力电池能量密度挂钩没有问题,但要符合技术发展规律,对能量密度的提升不宜过快过频,新能源汽车发展的节奏一定要稳。

     业内人士分析认为,未来随着今年年内补贴退坡,国家逐步取消对续驶里程、能量密度等细节要求之后,技术的决策权将回到企业,市场对于产品的选择也会更加苛刻,没有技术含量、达不到安全标准的企业,面临的将是淘汰风险。

专家建议规范维护保养电池

     对于目前新能源汽车屡次出现的自燃问题,已经引起了行业内的广泛重视。

     有相关专家指出,过去几年尤其是在电动汽车推广应用初期,很多厂商都向消费者灌输了电动汽车不需要维护保养的理念,其实这是一个很大的认识误区,电动汽车尤其是电池也需要定期保养。

     今年1月10日,中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟、中国电动汽车充电基础设施促进联盟联合发布《电动汽车安全指南》建议,电动汽车应定期在售后服务中心检查,建议保养周期为每5000公里或半年。定期保养的内容应包含均衡充电、气密性检测、绝缘性能检测、外观检查等。

     王子冬也在发布会上表示:“为了安全性和可靠性,电动汽车需要定期检查和保养。但之前的动力电池系统很少考虑系统的可维修性,让用户在对动力电池系统进行维护时无从下手。所以,电池系统需要设计维护保养接口。”

     但与此同时,由于新能源汽车发展的时间尚短,其全产业链的规范化程度并不高,仍需时间培养。一位在北汽新能源从业多年的工程师3月11日对新京报记者表示,动力电池安全问题的发生,也与目前技术还未达到非常成熟阶段有关,传统燃油车也经历了这样的发展阶段,因此新能源汽车的技术也需要时间来磨合沉淀。

     但可以确定的是,在国家环保和居民出行等多方面的要求之下,新能源汽车仍将保持快速增长的步伐,保有量也将形成一定规模,因此新能源汽车的安全问题绝不容忽视。欧阳明高表示,安全是今后纯电动汽车竞争的主战场,安全也是电动汽车可持续发展的生命线。

采取有效措施降低风险

      采取散热措施避免锂离子电池温度超过100℃。当电池温度已经超过100℃,电池管理系统应该采取必要的措施对锂离子电池进行降温处理。如果电池已经开始燃烧,需要对其进行紧急降温避免情况进一步恶化。如果前期的火焰已经熄灭,仍然需要对电池进行足够的降温和灭火处理,避免电池发生严重的爆燃事故。

       因此对于动力电池pack而言,配备必要的灭火措施,在锂离子电池热失控的初期即时阻止热失控的发展,对于提升电动汽车的安全性,保证乘客的人身和财产安全时非常重要的。

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