動(dòng)力電池熱失控與電池比能量電池高低，沒有必然的因果關(guān)系。

電動(dòng)汽車安全，目前主要是關(guān)注動(dòng)力電池的安全，而動(dòng)力電池的安全，主要關(guān)注動(dòng)力的電池?zé)峁芾?。筆者關(guān)心的問題：

1.熱管理要消耗能量，動(dòng)力電池要分一部分能量，對(duì)續(xù)航里程有多大影響？

2.熱管理是一個(gè)控制系統(tǒng)，如果控制對(duì)象，不接受管理，如何辦？

3.熱管理能保證動(dòng)力的安全嗎？

一、動(dòng)力電池國(guó)內(nèi)起火的基本特征

根據(jù)歐陽(yáng)明高院士的報(bào)告，動(dòng)力電池國(guó)內(nèi)起火的基本特征：

(1)發(fā)生事故的主要是前幾年裝的車;

(2)圓柱形電池為主，這是其中一個(gè)比較主要的類型；

(3)三元電池超過一半的比例；

(4)發(fā)生事故大不分充電階段。

a)圓柱電池單體b)圓柱電池模組c)圓柱電池汽車

按照日本管理大師石川馨先生的魚骨圖(Fishboneanalysismethod)法分析，可以歸納出這樣一個(gè)基本結(jié)論：前幾年裝的車圓柱形三元電池在充電環(huán)節(jié)，發(fā)生事故概率比較大。在這個(gè)結(jié)論的基礎(chǔ)上，再分析：

(1)前幾年裝的電池發(fā)生事故概率比較大，言下之意，目前和今后生產(chǎn)的電池安全性已經(jīng)好多了。第二個(gè)意思，中國(guó)動(dòng)力的質(zhì)量在一年一年的提升；

(2)車圓柱形電池發(fā)生事故概率比較大，言下之意，其他類型的電池，如方形、軟包等發(fā)生事故概率比較??；

(3)三元電池發(fā)生事故概率比較大，言下之意，其他電池，比如磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池等發(fā)生事故概率比較??；

(4)充電環(huán)節(jié)，發(fā)生事故概率比較大，言下之意，其他環(huán)節(jié)，比如行車環(huán)節(jié)、非充電環(huán)節(jié)發(fā)生事故概率小。

經(jīng)過以上收斂，動(dòng)力電池起火的主要對(duì)象、環(huán)節(jié)已經(jīng)找到，拿出可靠的措施，主要問題解決到位。

二、主要安全性問題解決措施

(1)提高產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量把控。主要措施，提高動(dòng)力電池單體、電池PACK生產(chǎn)線自動(dòng)化水平；

(2)提高方形、軟包電池裝車規(guī)模；

(3)在安全性要求比較苛刻的車型，多用磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池；

(4)在充電環(huán)節(jié)，原則上以慢充為主，嚴(yán)格把控快充的前布置條件和門檻。

目前純電動(dòng)公交車安全性已經(jīng)得到明顯改善。主要措施，使用磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池，嚴(yán)格把控快充的前布置條件和門檻。公交車每天運(yùn)營(yíng)里程在200公里以內(nèi)，加上磷酸鐵鋰，錳酸鋰電池比能量還在穩(wěn)步提升。

基本結(jié)論是，我國(guó)純電動(dòng)公交車的安全性和里程指標(biāo)得到滿足。

三、只有用三元電池，才能提高續(xù)航里程，安全性如何保證？

三元電池單體比能量已經(jīng)實(shí)現(xiàn)304Wh/kg，系統(tǒng)比能量可以實(shí)現(xiàn)260Wh/kg。目前國(guó)內(nèi)三元電池基本不采用圓形包裝。汽車要用三元電池是基本趨勢(shì)，保證安全是基本要求，乘用車、輕型車市場(chǎng)要求電動(dòng)汽車能快充。但安全如何保證？

(1)鋰離子電池熱失控的基本原因

(a)電池，如果放電到一定深度之后不會(huì)熱失控。這個(gè)結(jié)論，許多人不知道。言下之意，動(dòng)力電池不能過充，不顧電池狀態(tài)，追求快充，是十分危險(xiǎn)的。動(dòng)力電池處于比較深度放電狀態(tài)，是大概率事件。于是結(jié)論是，合格的汽車動(dòng)力電池，總是安全的

(b)熱失控一般都是在滿電狀態(tài)，所以在充電的時(shí)候容易引起火。這個(gè)結(jié)論太重要了。言下之意，充完電，接下來開車，動(dòng)力電池的電量是會(huì)下降的，其安全性是越來高。

基本結(jié)論，動(dòng)力電池?zé)崾Э嘏c電池比能量電池高低，沒有必然的因果關(guān)系。

四、動(dòng)力電池為什么熱失控呢？

電池溫度到達(dá)一定時(shí)候電池就會(huì)有連鎖的負(fù)反應(yīng)，放熱的反應(yīng)，所以溫度快速上升，最高的速度可以達(dá)到每秒鐘溫升接近1000度，所以它的速度是非?？斓摹?br/>
接近溫升1000度，為什么就失控了？動(dòng)力電池有四種基本材料，一是正極材料；二是負(fù)極材料；三是隔膜材料；四是電解液。

(a)正極材料是什么，其功能、性質(zhì)

正極使用的金屬的氧化物，如鈷酸鋰或者是錳酸鋰，磷酸鐵鋰等。正極材料涂覆在鋁箔上。

(b)負(fù)極材料是什么，其功能、性質(zhì)

負(fù)極主要是用的石墨，是碳的一種。負(fù)極材料涂覆在銅箔上。

(c)隔膜材料是什么，其功能、性質(zhì)

隔膜材料主要是聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜，如聚酯膜（PET）、纖維素膜、聚酰亞胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨綸或芳綸膜等等。通俗地理解是塑料薄膜。耐溫在160度以下。

(d)電解液是什么，其功能、性質(zhì)

電解液添加劑是一些天然或人工合成的有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物，一般不參加電解過程的電極反應(yīng)，但可以改替電解質(zhì)體系的電化學(xué)性能，影響離子的放電條件，使電解過程處于更佳的狀態(tài)。

一句話，動(dòng)力電池材料里面有天然或人工合成的有機(jī)，如塑料薄膜、電解液添加劑，耐溫不高。也就是說，當(dāng)動(dòng)力電池溫度搞過200度，里面材料薄膜、電解液添加劑自己會(huì)燃燒的，一旦擴(kuò)散，速度相當(dāng)快，動(dòng)力要么不起火，一旦起火，非常猛。

圖7電池有四種基本材料

五、動(dòng)力電池起火，熱源哪里來？如何控制？

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車動(dòng)力源。動(dòng)力電池是電源系統(tǒng)?；究梢詺w納出動(dòng)力電池起火，熱源是電源系統(tǒng)內(nèi)部或者外不負(fù)載短路，電能的急劇釋放，表示形式的發(fā)熱，溫度升高，導(dǎo)致可燃物起火。一旦起火，表明熱失控。

(a)負(fù)載短路控制。目前負(fù)載短路控制技術(shù)基本成熟?；敬胧┦菍?duì)負(fù)載進(jìn)行分級(jí)（分路）控制，集中管理，在電動(dòng)汽車上主要由高壓開關(guān)盒，在電源正極、負(fù)極設(shè)有開關(guān)控制。

(b)動(dòng)力電池內(nèi)部短路（這個(gè)里說的電池包內(nèi)部）。說得更具體一點(diǎn)，單體電池內(nèi)部的短路控制。電池內(nèi)部為什么會(huì)短路呢？

(i)電池正負(fù)極之間是塑料薄膜。鋰離子通過這個(gè)薄膜來往搖曳于正負(fù)極之間，可以理解，這個(gè)塑料薄膜對(duì)正負(fù)極而已是絕緣的，而對(duì)鋰離子而已是有空的。

(ii)如果這個(gè)洞遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋰離子的要求，塑料薄膜絕緣就起不到絕緣的作用了。正負(fù)極就會(huì)短路，一有短路，就發(fā)熱；熱擴(kuò)散了，溫度就高了，塑料薄膜會(huì)燃燒；塑料薄膜一旦燃燒，正負(fù)極短路越嚴(yán)重。其后果不堪設(shè)想。

六、如果控制電池單體內(nèi)短路呢？

(1)快速充電是有條件的。鋰離子電池在高溫下長(zhǎng)期存儲(chǔ)性能會(huì)嚴(yán)重衰減，長(zhǎng)期存放的電池，再次使用時(shí)也不應(yīng)直接采用。

(2)在條件允許的情況下，應(yīng)減少快充的使用，盡可能選擇小倍率充電。

(3)熱失控發(fā)生起火時(shí)，電池單體上的安全保護(hù)裝置應(yīng)啟動(dòng)。

(4)鋰離子電池最佳使用溫度范圍在0-45℃之間。這是熱管理系統(tǒng)的任務(wù)。尤其是鋰離子電池應(yīng)控制充電方式（包括充電溫度、充電倍率和充電電壓），以保證安全。

(5)電池單體制造商在提供單體電池產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)提供溫度-倍率-充電電壓關(guān)系圖，整車廠要根據(jù)電池單體規(guī)格書設(shè)計(jì)系統(tǒng)充電策略。

(6)電池和模組的包裝應(yīng)防水、防潮，避免擠壓和損傷。

(7)在運(yùn)輸過程或者庫(kù)存中，要避免日曬、雨淋和受潮。

七、熱管理應(yīng)該是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分

動(dòng)力電池必須要求配備電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)的基本職能確保動(dòng)力系統(tǒng)安全、可靠、正常運(yùn)行，動(dòng)力電池基本功能有監(jiān)視有關(guān)溫度、電壓、電流的動(dòng)態(tài)變化，有對(duì)動(dòng)力電池一致性維護(hù)的任務(wù)，過去的系統(tǒng)，沒有動(dòng)力電池?zé)峁芾砉δ?，以后要有熱管理功能。熱管理?yīng)該是電池管理的重要組成部分。要進(jìn)行整合，要成為一個(gè)系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池維護(hù)，也要提供管理功能。

八、動(dòng)力電池?zé)峁芾韺?duì)安全極其重要

動(dòng)力電池?zé)峁芾砉ぷ鞑粌H是技術(shù)層面的，同時(shí)也是用戶層面的工作。動(dòng)力電池?zé)峁芾硎请妱?dòng)汽車安全管理的最重要的一部分。

目前的困難是用戶層面，如何進(jìn)行熱管理，還沒有理論支持，也沒有技術(shù)指導(dǎo)，比如如何對(duì)動(dòng)力電源系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)。同時(shí)要注意，不能認(rèn)為電動(dòng)汽車安全就是一個(gè)動(dòng)力熱管理。