電池安全 任重如山

新浪汽車訊

自燃、涉水、碰撞爆炸，夏日的高溫多雨讓電動車的安全問題無處遁形。

安全是1，性能是0，沒有了1，再多0也枉然。

一系列觸目驚心的起火、爆炸案例的發(fā)生，不禁讓人發(fā)問，為什么會起火？電池沒有安全標(biāo)準(zhǔn)嗎？如何避免起火？起火了要如何維護自我權(quán)益。

接下來，我們一起剖析。

為什么會起火

電動汽車的起火，不管是自燃還是碰撞爆炸，都與電池密不可分，電池安全是電動車安全的基石，而電芯，電池包，電池控制系統(tǒng)則是影響電池系統(tǒng)安全的的三個重要部分。

“電池起火最直接的原因是“熱失控”，什么是“熱失控”？

一是當(dāng)電池受到外力破壞時，電池內(nèi)部的活潑堿金屬（如鋰）接觸到氧氣的一剎那會自燃。當(dāng)一個電池發(fā)生自燃時，難免會引發(fā)相鄰的電池?fù)p毀。當(dāng)整個電池包內(nèi)的壓力得不到釋放，自燃會發(fā)生爆燃。

二是所有電器最怕短路。當(dāng)電池被外部短路時，正負(fù)極之間瞬間的超大電流也會引起局部過熱，從而導(dǎo)致某個電池單體發(fā)生漏液、爆裂、自燃，并引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致更多的電池?fù)p毀。

為了防止外部短路，在電池包的設(shè)計上會有很多安全設(shè)計，比如熱管理系統(tǒng)、故障判別系統(tǒng)等，但是電池內(nèi)部的短路是不可控的。電池生產(chǎn)廠家的品控和良品率高低，直接影響到電池的質(zhì)量。三元鋰電池如果經(jīng)常用快充模式充電，經(jīng)過長期的使用后，電池內(nèi)部的正負(fù)極之間會化學(xué)生成“鋰枝晶”，這種物質(zhì)從電池內(nèi)部的正負(fù)極兩端同時向中間生長，漸漸刺穿電池內(nèi)部正負(fù)極之間的絕緣膜，當(dāng)這層膜被損壞后，電池內(nèi)部的正負(fù)極間發(fā)生短路，電流瞬間暴增，從而引起電池的損毀，嚴(yán)重的會引起爆裂、漏液、自燃。

什么是“鋰枝晶”，它為什么會導(dǎo)致電池短路？通過一部動畫我們來了解一下：

除了電池的“熱失控”，在BMS電池管理系統(tǒng)中，也存在著大量的能量交換和轉(zhuǎn)換，這種能量也是電流。嚴(yán)格來說，只要有電流的地方，如果發(fā)生短路那很可能引起電池、電控系統(tǒng)的熱失控。但是相比電池來說，BMS的熱失控幾乎不會發(fā)生，在設(shè)計上，BMS內(nèi)部有非常謹(jǐn)慎的邏輯判斷和冗余系統(tǒng)，一旦發(fā)覺系統(tǒng)內(nèi)部有短路產(chǎn)生，BMS會自動斷電。

以奔馳EQC的BMS系統(tǒng)為例，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)覺短路發(fā)生時，會自動切斷動力電池的高壓電，但會保留低壓電以便維持車輛的其他功能。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的短路時，低壓電也會被切斷，并且車輛不可重新啟動，只能等救援。當(dāng)然，這種情況不論是系統(tǒng)內(nèi)部突發(fā)情況，還是碰撞發(fā)生時，這套BMS系統(tǒng)都會執(zhí)行同樣的命令。

綜上所述，“熱失控”的解釋就完全了，熱失控的過程是不可逆的，一旦發(fā)生必將造成財產(chǎn)損失，甚至人員的傷害。

那么，有什么辦法能減小“熱失控”帶來的損失呢？

目前，相比圓柱電池和固態(tài)封裝片狀電池，軟包電池的安全性會更好。由于是軟性材料封裝，當(dāng)電池發(fā)生“熱失控”時，軟性封裝的外殼允許在一定程度上的膨脹，從而減緩電池的損毀，給車內(nèi)人員留出充足的逃生時間。但是，注意，這也僅僅是留出更多的逃生時間，而不是說軟包電池不會發(fā)生“熱失控”。

而對于硬封裝片狀電池，為了防止一個電池?zé)崾Э貢r影響到其他電池，在電池的上端設(shè)計了一個“定向爆破”的孔，一旦“熱失控”高溫火花甚至火焰，會通過這個孔向外釋放能量，從而避免整個電池包的損毀和整車自燃。

我們在這里也提出一個呼吁，對于電池頻道爆燃的現(xiàn)象，今后能不能強制在電池包中加入自動滅火裝置，系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)局部溫度過高，直接啟動滅火裝置。

對于最常見的電池?zé)崾Э?，這是一個快速、自動加熱反應(yīng)，會生成大量的電池?zé)幔ㄗ罡呖蛇_500 ~ 700 ℃）、煙霧、粉塵和有毒氣體。電池管理系統(tǒng)（BMS）在探測此類事件中起著關(guān)鍵作用，其在某些情況下可以啟動冷卻系統(tǒng)的開關(guān)。但在車禍或火災(zāi)中，BMS還是不能夠達到控制熱失控的作用。

而引起熱失控，造車電池起火的誘因主要有三類：一類是機械類，比如電池包發(fā)生碰撞；一類是電化學(xué)類，最常見也是最危險的就是過充電；還有一類是熱誘因，比如電池溫度過高。

對于第一類，碰撞，其實任何汽車碰撞都會產(chǎn)生危險，在這一點上，純電動車因電池組的結(jié)構(gòu)，受到更多的關(guān)注，但是權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，目前并沒有電動汽車因為碰撞引發(fā)電池爆炸的案例。

對于第二類過充，會引電池變形，影響電池蓄電質(zhì)量，還會產(chǎn)生漏液，甚至爆炸。

防過充保護一般包括過充前和過充后保護，分別起著預(yù)防檢測，和避免自燃等危害。過充前的飽和可通過電壓探測和BMS分級保護，在接近滿電之前逐步降級進行涓流充電，防止過充的同時，讓電池的電量更加實在。過充后的保護裝置，可采用CID和防爆閥。CID是一個翻轉(zhuǎn)片，當(dāng)過充發(fā)生后CID可以通過鐵片的翻轉(zhuǎn)切斷電流，從而保證安全。防爆閥的作用則是在電池過充后，將氣體瀉放到更大的空間，從而避免溫度上升，或發(fā)生短路。

第三類，熱誘因，對于這一類因素，與電池的組裝結(jié)構(gòu)密不可分。

純電動汽車的里程焦慮催化了各大主機廠片面追求純電動車“高續(xù)航里程”“高能量密度”，其實，電池安全性能否在追求能效極限的狀態(tài)下得到保障，不僅關(guān)乎新能源電動汽車的品質(zhì)高低之分，更是電動汽車的存亡之線。

汽車業(yè)內(nèi)專家表示，應(yīng)給主機廠當(dāng)前研發(fā)新能源車的“瘋狂”加速喊一聲“暫?！?，當(dāng)前應(yīng)先高度關(guān)注電動汽車在靜置情況下產(chǎn)生的自燃問題，提升技術(shù)和安全水平。

安全標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國家質(zhì)檢總局發(fā)布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》中，明確指出電池的安全合格指標(biāo)，其中的驗證方式也遠遠超出我們?nèi)粘Ｋ龅降臈l件。

與電池的組成成分相對應(yīng)，電池安全標(biāo)準(zhǔn)也從電芯、電池包、電池控制系統(tǒng)三方面考慮，每一部分的設(shè)計都有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。比如GB/T31485-2015規(guī)定了動力電池單體和模組的安全指標(biāo)，GB/T31467.3-2015規(guī)定了電池包的測試方法。

“理論上按照國家標(biāo)準(zhǔn)，是可以保證電池安全的，但現(xiàn)在的難題就在于電動車市場的發(fā)展才剛起步，大家的經(jīng)驗都不夠豐富，還有很多極端情況、特殊情況可能沒有遇到，所以安全標(biāo)準(zhǔn)也是要不斷更新完善?！碧飩|表示。

“動力電池的安全，是高壓和化學(xué)安全的耦合，這導(dǎo)致高壓的可靠性和化學(xué)安全結(jié)合以后形成比較大的安全隱患，中間包括了化學(xué)安全、高壓安全、機械安全、功能安全和應(yīng)用安全等多個層面?！睂幍聲r代總裁黃世霖也曾在公開場合表示，動力電池的安全性是非常復(fù)雜的。當(dāng)前業(yè)內(nèi)，包括寧德時代等的制造商都在動力電池產(chǎn)品安全上追求零事故，除了生產(chǎn)和品質(zhì)上的安全監(jiān)控外，還通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)實時收集使用數(shù)據(jù)，來減少事故。

如何維護自身權(quán)益

今年的3月14日，國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布《家用汽車產(chǎn)品修理、更換、退貨責(zé)任規(guī)定》（修訂征求意見稿），意見稿將家用電動汽車的動力總成和主要零件納入汽車“三包”責(zé)任，特別是電池或電機，如果發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問題可退換車。也就是說，電池、電機如果發(fā)生嚴(yán)重的問題，如電池起火等，車主可以要求退換車。

田偉東表示，“電動車自燃不管是對廠家，還是對新能源行業(yè)發(fā)展都有很大的負(fù)面影響，也需要國家出臺相應(yīng)的制度法規(guī)保障消費者權(quán)益?！?/p>

(責(zé)編：王子祺 李曉紅)

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