鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:702次 | 2018年10月29日
電動(dòng)車起火原因有哪些 如何提升電池安全性
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),自2018年以來,國內(nèi)發(fā)生的電動(dòng)車起火事故超過30起?!俺B(tài)化”的自燃事件,使得行業(yè)開始審視自燃事件背后的技術(shù)和質(zhì)量問題,作為新能源汽車核心之一的動(dòng)力電池難辭其咎。
對電動(dòng)車起火“常態(tài)化”背后的原因進(jìn)行梳理,發(fā)行大部分事故最終都指向了動(dòng)力電池,既有電池本身環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題,也有使用環(huán)節(jié)的不當(dāng)操作。
電動(dòng)車起火原因有哪些?
根據(jù)對2017年以來新能源汽車的起火事故統(tǒng)計(jì),從場景來看,起火的第一場景是充電,充電中和充滿電之后發(fā)生安全問題,大概占50%;第二場景是停放,部分新能源汽車在購臵后使用率偏低,或者是即將報(bào)廢車輛在沒有拆除電池包的情況下長期擱置停放,約占20%;第三場景是行駛,約占10%。
起火事故的原因之中,電池自燃占比事故原因的31%。自燃的原因是由于鋰電池發(fā)生內(nèi)部或者外部短路后,短時(shí)間內(nèi)電池釋放出大量熱量,溫度極劇升高,導(dǎo)致熱失控。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
進(jìn)一步分析來看,造成的主要原因之一是電芯產(chǎn)品問題。在電芯生產(chǎn)制造過程中,個(gè)別產(chǎn)品雜質(zhì)、毛邊等質(zhì)量控制未能符合要求,經(jīng)過多次充放電循環(huán)過程形成析鋰導(dǎo)致內(nèi)部短路,最終發(fā)生熱失控、熱擴(kuò)散。部分企業(yè)為獲得補(bǔ)貼盲目追求高比能量,縮短電池產(chǎn)品測試驗(yàn)證時(shí)間,技術(shù)驗(yàn)證周期偏短導(dǎo)致了技術(shù)驗(yàn)證不足、工程解決方案不成熟,是造成產(chǎn)品質(zhì)量問題的主要原因。
除此之外,電氣連接失效和碰撞等機(jī)械傷害也會(huì)引發(fā)新能源汽車起火。在汽車使用的長期過程中,部分產(chǎn)品使用壽命無法充分滿足要求。例如某車型動(dòng)力電池經(jīng)過一段時(shí)間使用后,螺栓松動(dòng),局部電阻較大開始發(fā)熱,成為安全隱患。而碰撞是觸發(fā)動(dòng)力電池?zé)崾Э氐牡湫头绞?。單個(gè)電芯或模組發(fā)生熱失控,會(huì)進(jìn)一步傳導(dǎo)至其他電芯、模組和電池包。目前動(dòng)力電池有關(guān)隔熱、阻斷的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步提高。
如何提升電池安全性?
提升安全性有三個(gè)維度,一是材料維度;二是生產(chǎn)過程維度;三是電芯集成維度。
材料維度上,從對熱失控過程中各反應(yīng)的溫度和反應(yīng)焓的統(tǒng)計(jì)來看,針對負(fù)極材料、正極材料、電解液的改善途徑有一定差異。例如,盡管負(fù)極SEI膜分解反應(yīng)熱相對較小,但其反應(yīng)起始溫度較低,會(huì)在一定程度上增加負(fù)極極片的“燃燒”擴(kuò)散速度。更重要的是,SEI膜分解反應(yīng)直接決定了電池的高溫存儲(chǔ)性能,因此,改善SEI膜的熱穩(wěn)定性十分必要,改善的途徑主要是通過成膜添加劑或鋰鹽增加其熱穩(wěn)定性。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
生產(chǎn)過程維度上,鋰離子電池制造工藝復(fù)雜,工序繁多,包括合漿、涂布、輥壓分切、制片、卷繞、組裝、注液、化成和分容等。制造過程的各個(gè)工序都影響著電池的性能,各工序的誤差累積是造成單體電池性能差異的主要來源。
鋰離子電池制造過程復(fù)雜,每個(gè)工序的誤差累計(jì)成最終電池性能差異,因此過程控制十分重要。對每個(gè)過程進(jìn)行優(yōu)化可提高產(chǎn)品一致性,其中影響較大的步驟包括電池漿料分散是否均勻、極耳、蓋板等處的焊接質(zhì)量以及注液過程的精度控制等。此外,采用自動(dòng)化程度高及精度高的生產(chǎn)線,不僅可以提高勞動(dòng)效率、改善工人勞動(dòng)環(huán)境,還可以節(jié)約材料、降低能耗并且大大降低生產(chǎn)過程中由于人為接觸造成的污染和人為操作的隨機(jī)性導(dǎo)致的電池不一致,從而提升產(chǎn)品品質(zhì)。總之,提高電池一致性從根本上要提高制造工藝水平。
電芯集成維度上提升安全性主要是提高電池管理系統(tǒng)的水平(BMS),BMS可以準(zhǔn)確估測SOC,進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測,實(shí)時(shí)采集電池的端電壓、溫度、充放電電流,防止電池發(fā)生過充或過放現(xiàn)象,并對電池組進(jìn)行均衡管理,使單體電池狀態(tài)趨于一致,從而能在電池使用過程中改善電池組的一致性問題,提高其整體性能,并延長其使用壽命。