最近在各大短視頻平臺經(jīng)常刷到有關(guān)新能源汽車著火事件,當然,不局限于近期,新能源汽車著火事件經(jīng)??梢钥吹?,并且事故發(fā)生地來自全國各地,車型和品牌也不局限于單車單品牌,諸如此類的事件多次發(fā)生,導(dǎo)致很多消費者對新能源汽車和電動車抱有排斥心理,尤其是在社交媒體平臺上,很多網(wǎng)友都堅稱不考慮購買電動車。 在新能源自燃事件的一次次爆發(fā)中,很多用戶也會好奇,為什么新能源汽車容易著火,新能源到底能不能購買? 新能源著火的“功臣”?新能源為何會引發(fā)著火,主要的原因就是來自于新能源汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)中,動力主要輸出源——動力電池,目前電動車行列中,無論是純電動車還是插電式混動等,采用的都為鋰離子電池,也是目前汽車、數(shù)碼等眾多領(lǐng)域用途非常廣泛的電池;鋰離子電池因為內(nèi)部結(jié)構(gòu),本身就比較暴躁和敏感,不僅僅體現(xiàn)在汽車單一品類的產(chǎn)品,包括2016年轟動全球的三星note7手機自燃,主要的原因就是鋰離子電池導(dǎo)致的。 雖然很多事故的原因都是鋰離子電池導(dǎo)致,但是能說鋰離子電池就是定時炸彈嗎?當然不能,否則鋰離子電池也不會廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘OM市場中,所以,雖然鋰離子電池會引發(fā)自燃等事故,但主要的引發(fā)原因是什么呢? 沒錯,就是經(jīng)常能夠在各大平臺和網(wǎng)絡(luò)討論中看到的原因——熱失控。 首先先從電芯聊起,鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)想必諸位小伙伴已經(jīng)非常熟悉,正負極、隔膜、電解液組成,電池發(fā)生短路和遭到外物迫害時,隔膜刺穿,正負極短路,引發(fā)燃燒;我們都了解燃燒的最簡單原理,燃燒需要氧氣,在真空的環(huán)境下,是無法進行燃燒反應(yīng)的。在初中課堂時,筆者記得非常清楚,老師用蠟燭和一個密封的杯子做實驗,蠟燭在真空中無法燃燒;而鋰離子電池和常規(guī)燃燒有非常大的區(qū)別,電池在密封空間內(nèi)因為有還原劑和氧化劑,所以不需要外界空氣依舊可以充分燃燒。 而熱失控,從電芯內(nèi)的負極SEI膜分解開始,隔膜融化,導(dǎo)致負極和電解液發(fā)生反應(yīng),隨之正極和電解質(zhì)都會發(fā)生分解,在迅速引發(fā)內(nèi)短路時,電解液開始燃燒,在一個電芯發(fā)生迅速燃燒以后,會迅速波及到其他電芯,從而造成所謂的“熱失控”,在動力電池組接二連三的引發(fā)熱失控后,整個電池組開始燃燒,然后發(fā)生整車自燃。 如何抑制自燃?前文提及的熱失控,主要的原因是電芯的短路和破壞導(dǎo)致的單個電芯起火燃燒,繼而引發(fā)蔓延其余電芯加入燃燒。 在控制動力電池燃燒的環(huán)節(jié)中,目前動力電池中,主要通過三個維度來抑制和保證電池安全性,主要分為電芯、動力電池包以及電池系統(tǒng)三個方向來提升電池安全性。 在電芯方面,目前電動車行業(yè)中,使用的鋰離子電池主要分為兩種,分別為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,行業(yè)內(nèi)普遍認為磷酸鐵鋰相較于三元鋰電池更安全,但是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的新能源車型燃燒來看,只要電池發(fā)生自燃,兩種電池的結(jié)果是一樣的,均無法補救。 磷酸鐵鋰和三元鋰電池的差別是引發(fā)燃燒的難度上,前文說過,鋰離子電池進入熱失控才會引發(fā)燃燒,具體的電池燃燒的高溫反應(yīng),這里就不做過多敘述,前文提過,鋰離子電池因為內(nèi)部有催化劑和氧化劑,所以不需要空氣中的氧氣,也是可以自行燃燒;而鋰離子電池正極材料都有氧原子,進入燃燒反應(yīng)時都會釋放出來,但磷酸鐵鋰的高能量P=O化學(xué)鍵太緊密,所以很難釋放氧氣,故而相比三元鋰電池大大降低了電池發(fā)生不可控燃燒的可能性。 除了磷酸鐵鋰和三元鋰電池的特性原因,因為三元鋰電池的能量密度上限比磷酸鐵鋰電池更高,能量密度越高的電池,在發(fā)生不可控因素時更加不穩(wěn)地,所以,在引發(fā)短路和迫害時,更難被控制。 如何從電芯上來提高安全性和穩(wěn)定性呢,主要是區(qū)別于電池材料和電化學(xué)反應(yīng)的過程,對于汽車行業(yè)和鋰離子電池行業(yè),這都是行業(yè)的難題,目前來看,磷酸鐵鋰電池就是要比三元鋰電池更不易引發(fā)燃燒反應(yīng),但不絕對,畢竟比亞迪刀片電池一直吹噓針刺不起火,DM-i車型和海豚車型在網(wǎng)絡(luò)上也有發(fā)生燃燒的案例,這也讓更多消費者對電動汽車有了更排斥的心理。筆者這里想說,因為汽車是一個整體,動力電池普遍布局在地盤底部,即便是動力電池組已經(jīng)設(shè)置了非常堅固的模組方案,但如果開車的路況和駕駛環(huán)境,也定然會影響電池穩(wěn)定性,比如車禍、磕碰等,也會影響電池安全性,雖然在駕駛時不可避免,但還是要奉勸電動車主,盡可能地保證駕駛的注意力集中,不發(fā)生嚴重車禍和迫害時,電池的自燃可能性也是非常低的。 除電芯的本身特性外,目前眾多車企在電池PACK層面也是下了非常大的功夫,來控制電池燃燒的可能性,經(jīng)常可以看到網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)于電池安全的解讀,比如比亞迪刀片電池、廣汽彈匣電池以及思皓蜂窩電池等等,不同的電池系統(tǒng)中,采用的電芯結(jié)構(gòu)也不同,蜂窩采用圓柱,彈匣采用方形等,而思路卻是一樣的,盡可能的保證單節(jié)電芯的獨立性,利用盡可能絕緣的材質(zhì)做單節(jié)電芯的封裝,這樣就能避免在單節(jié)電芯發(fā)生燃燒等危險時,不會蔓延和波及到其他電芯上,從而引發(fā)整個電池組的燃燒。 除了保證電芯的封裝和熱隔絕,更要兼顧電池?zé)崾Э匾院?,熱能的抑制,很多動力電池組內(nèi)部也會采取主動冷卻系統(tǒng),在電池發(fā)生熱失控后,迅速降低溫度,來防止電池?zé)崾Э財U散和迅速撲滅電池燃燒的火情。前文提過,上學(xué)時有學(xué)過,燃燒需要氧氣,其實燃燒不僅需要氧氣,燃燒也需要足夠的溫度,不同材質(zhì)有不同的化學(xué)燃點,所以,在電芯發(fā)生熱失控時,快速的冷卻系統(tǒng)也是抑制發(fā)生電池燃燒的必要手段。 電芯和PACK方案做到了足夠的保障后,最后是動力電池組的電池管理系統(tǒng)也需要做足夠的研發(fā),電池管理系統(tǒng)是軟件層面,相當于是電池的管家,控制著電池溫度、電芯情緒等諸多因素的控制單元,以廣汽的彈匣電池管理系統(tǒng)為例,官方表示,每秒進行10次數(shù)據(jù)采集,可以實現(xiàn)24小時采集對比,實時監(jiān)控車輛電池的應(yīng)用工況,及時發(fā)現(xiàn)電芯異常、電芯過熱等情況,并立即采取應(yīng)對措施。 雖然這里用彈匣電池做比喻,但其實所有電動車的動力電池組均有電池管理系統(tǒng),前文只是用彈匣來做一個代表,所以,想要電動車足夠安全,必須要在每個維度均做好十足的方案措施,才能避免電池和電動車發(fā)生自燃。 做好防護為何還會著火?這里想拿一個代表來簡單剖析,就是比亞迪刀片電池,一直被官方宣傳非常安全,針刺試驗下無冒煙、不起火,但是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)視頻來看,依舊有搭載刀片電池的海豚和秦DM-i發(fā)生自燃事件,是比亞迪過分吹噓還是刀片電池自身原因呢? 因為比亞迪沒有官方公布具體是什么原因,但一定是因為電池?zé)崾Э匾l(fā),作為新能源車型,有且僅有這一種發(fā)生自燃的可能性,比亞迪采用的是刀片電池,電芯為磷酸鐵鋰,從前文分析,磷酸鐵鋰在自燃控制方面一定是要優(yōu)于三元鋰電池,發(fā)生熱失控的可能性一定會更低,根據(jù)比亞迪官方宣傳,刀片電池確實能夠做到針刺不起火、不冒煙,但是,比亞迪的實驗是僅針對非常小范圍的針刺實驗,通過電池管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)的迅速隔絕和措施,的確可以有效抑制。 但不知大家是否想過,比如刀片電池就是一把刀,再把整個刀都進行折疊和翻卷時,是否還會像針刺一樣那么從容?而在日常駕駛時,難免會有一些較差路況,會對整個動力電池組發(fā)生一定的外力迫害,故而引發(fā)動力電池組發(fā)生內(nèi)部形變,在形變時,就會埋下電池安全隱患,在一個契機時,引發(fā)熱失控,因為形變和迫害的面積過大,所以,即便是磷酸鐵鋰電池,也一樣無法幸免。以上也是筆者猜測的起火原因,當然,也不排除刀片電池難免會出現(xiàn)一些稍微瑕疵的電芯裝車,引發(fā)起火,但筆者猜測,更多的是因為形變引發(fā)的熱失控。 是否能買新能源?答案是肯定的,當然能買,雖然我們有看到一些關(guān)于新能源起火的視頻,但絕對是偶發(fā)事件,甚至,很多用戶只盯著新能源事故,其實現(xiàn)實中也有燃油車起火的事情發(fā)生,無論是燃油車還是新能源著火,都是極少數(shù)的偶發(fā)事件。 在新能源發(fā)展的長河中,電池安全也是務(wù)必做到日益提高的,盡管在進化的路上會發(fā)生一些不可預(yù)見的危險性,但就目前行業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的積累,新能源汽車的安全性是無需擔心的,畢竟國內(nèi)每個月新能源產(chǎn)品幾十萬臺的銷量,發(fā)生事故的情況也僅是個位數(shù),只要按照規(guī)定用車,合理駕車,是可以放心購買和駕駛的。 |
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