如果熱失控?zé)o法避免 電池安全防護(hù)可以這樣做
隨著全球電動汽車市場的快速增長，由于動力電池引發(fā)的電動汽車起火的事故不斷發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從2016-2018年我國已累計(jì)發(fā)生了幾十起新能源汽車起火事故，電動汽車安全形勢十分嚴(yán)峻。安全性日益成為電動汽車發(fā)展的一大障礙。
在日前舉辦的第三屆國際電池安全研討會(IBSW)上，來自全球電池安全領(lǐng)域的知名專家學(xué)者，就電池?zé)崾Э貦C(jī)-電-熱誘因及防控方法、電池?zé)崾Э匕l(fā)生機(jī)理與抑制方法、電池燃燒爆炸特性及火災(zāi)安全、電池系統(tǒng)熱失控蔓延與熱管理等問題進(jìn)行了深入探討。
對于電動汽車起火現(xiàn)象，北京理工大學(xué)熊瑞教授表示，從2019年的數(shù)據(jù)來看，有41%的自燃現(xiàn)象都是在停車過程中發(fā)生的。有4大故障原因會導(dǎo)致電池?zé)崾Э兀▋?nèi)部短路、外部短路、過充和過放。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，有56%的事故是因?yàn)殡姵氐膬?nèi)部短路而導(dǎo)致的，有16%是由外部短路導(dǎo)致的，18%是由過充導(dǎo)致的，從已經(jīng)通報的事故中，沒有事故是因?yàn)檫^放導(dǎo)致的。
對于電池起火的原因熱失控，武漢大學(xué)艾新平教授作了非常詳細(xì)的描述：當(dāng)電池在短路、過充或者是受到高溫沖擊的時候，電池的溫度就會升高。溫度升高以后，會相繼引發(fā)一系列放熱副反應(yīng)，這些副反應(yīng)放出來的熱不能及時疏散，會引起電池溫度升高，通過正反饋機(jī)制，導(dǎo)致最后放熱反應(yīng)越來越劇烈，發(fā)生熱失控。
艾新平表示，要解決電池的安全問題，首先，要盡量避免短路、避免過充。其次，如果發(fā)生了短路和過充，就要進(jìn)行熱保護(hù)，盡量避免發(fā)生熱失控。最后，如果熱失控?zé)o法避免，要盡量避免不造成大的傷害，不要起火，這是整體策略。
對于熱失控，中國汽車技術(shù)研究中心有限公司動力電池首席專家王芳認(rèn)為，在目前的技術(shù)條件下，單體電池?zé)崾Э厥遣豢杀苊獾摹?/strong>所以在電池安全防護(hù)方面，要有及時的監(jiān)控，就是熱失控監(jiān)控的信號。王芳表示，我們當(dāng)然希望電池不會失控，也不會有整體的擴(kuò)散。但是如果一旦擴(kuò)散，要做到給人員足夠的逃生時間。
清華大學(xué)學(xué)者劉凱認(rèn)為，電池安全隱患一直是一個技術(shù)的問題，終極的方案就是設(shè)計(jì)出一種絕對安全的材料，比如說阻燃的或者不易燃的電解液。但是通常這種材料會損害電池的電化學(xué)特性。為平衡電池的安全性和電化學(xué)特性，可以使用一種應(yīng)急響應(yīng)材料，它可以自動變換物理化學(xué)特性。采用這種應(yīng)急響應(yīng)材料的電池，可稱為智慧鋰電池，它能夠進(jìn)行自身診斷和適應(yīng)。
哲弗智能系統(tǒng)(上海)有限公司董事長李飛認(rèn)為，對熱失控的防控，降溫是最關(guān)鍵的。無論從熱失控抑制也好，還是熱失控蔓延的抑制，降溫都是王道。哲弗智能采取的方案是，全部用液體進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。通過電池的熱管理系統(tǒng)，用復(fù)合型的探測系統(tǒng)來提前預(yù)警電池的熱失控，同時又作為觸發(fā)電池?zé)崾Э匾种频臋C(jī)制，一旦發(fā)生電池?zé)崾Э芈又螅蛦右簯B(tài)的鋰電池火災(zāi)抑制裝置。
據(jù)北汽新能源工程研究院副院長代康偉介紹，北汽新能源的安全設(shè)計(jì)有四層保護(hù)，采用高強(qiáng)度鋁型材的模組設(shè)計(jì)，比普通的鋁型材強(qiáng)度高35%，同時在電芯與電芯之間、模組與PACK之間設(shè)置了隔熱緩沖區(qū)，當(dāng)車輛受到擠壓時，盡可能在一定程度上確保電芯不受到擠壓，來確保電芯使用的安全性。
據(jù)蔚來汽車全球副總裁黃晨東介紹，蔚來汽車的電池安全監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，即便汽車在休眠的過程中，仍然可以監(jiān)測數(shù)據(jù)，所有的大數(shù)據(jù)都進(jìn)入到云端，云端能夠進(jìn)行自動分析，如果發(fā)現(xiàn)任何異常，就會預(yù)警。接下來蔚來會審議并且分析，必要時把電池召回，或者幫助客戶替換電池。
從汽車端的角度來看，第一汽車集團(tuán)新能源開發(fā)院院長王德平表示，動力電池安全事故發(fā)生，主要由于幾個方面失效，即電芯的失效、BMS的失效、絕緣系統(tǒng)的失效、機(jī)械與密封的失效以及連接的失效。王德平談到，一汽集團(tuán)從整體對電池系統(tǒng)做了安全設(shè)計(jì)。從而構(gòu)建起四重的安全防護(hù)體系，包括電池的安全、整車的安全、充電的安全、使用的安全，包含54項(xiàng)具體的安全防護(hù)措施，確保整個動力電池系統(tǒng)在生命周期的安全。
王德平認(rèn)為，圍繞電動車的安全事故，特別是動力電池的安全事故，不僅僅是電池本身的事，應(yīng)該說是一個系統(tǒng)工程，除了電池本身之外，跟整車、關(guān)聯(lián)部件、日常的使用維護(hù)都有關(guān)系，需要圍繞整個電動車的使用生態(tài)共同地去開發(fā)、共同地去維護(hù)，才能保證整個動力電池系統(tǒng)的安全。
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