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新能源车为啥老“自燃”,如何避免?
2022-07-15 13:29:39
有网友爆料,位于苏州工业园的特斯拉钣喷中心7月8日晚间起火。

 

特斯拉官网显示,苏州园区钣喷中心是特斯拉在苏州唯一一家直营钣喷中心。据了解,特斯拉钣喷中心不仅负责修复车辆的外观损伤,还负责维护车辆的功能性、安全性,以及保障车辆使用寿命,实际上是一个综合性的车辆维修中心。

 

多位网友表示,此次起火事故由电池损坏的特斯拉待修事故车自燃引发。但截至7月12日,特斯拉中国相关人士称,事件仍在调查中。

 

近年来,随着国内新能源车保有量快速增加,涉及新能源车的各类起火事件也日渐频繁。根据国家应急管理部公布的数据,今年一季度新能源车火灾共计640起,同比上升32%,高于交通工具火灾平均(8.8%)增幅,平均每日超7起火灾。

 

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新能源车比燃油车更易自燃?No

 

新能源车频繁爆出自燃事件,让用户不敢买,让企业有巨额损失,同时还面临着不小的监管压力。

 

 

去年8月,Bolt EV在美国起火,通用汽车开始召回所有14.2万台的Bolt EV,同时将无限期停止销售Bolt EV电动汽车(恢复销售得等到这次召回的车辆得到妥善处理以后),并向电池供应商LG寻求赔偿。这是截至目前,新能源车最大的召回事故。

 

新能源车真的比燃油车更容易自燃吗?

 

 

中国工程院院士孙逢春在全球智慧出行大会上表示,传统燃油车的火灾事故率大约在0.01%~0.02%。美国的保险推荐网站AutoInsurance EZ的研究表明,内燃机汽车的着火机率为1.5%;混合动力汽车既装有高压电池,又有内燃机,车辆发生火灾的可能性为3.4%。

 

而在2019年,中国新能源车起火概率是0.0049%,2020年以来起火概率下降为0.0026%。

 

对比来看,新能源车起火的概率也并不算高。

 

事实上,“新能源车自燃概率更低”也常常被新能源企业大佬作为宣传卖点,只是因为外界对新能源车的起火事件过于关注,才造成大家觉得燃油车更安全的假象。

 

既然新能源车自燃概率并不高,那什么条件才会导致新能源车自燃呢?

 

 

为何自燃?

 

新能源车的起火原因主要包括:电池部件老化、外部碰撞、高温天气、电池热失控、高负荷等。

 

其中,六成新能源车着火事故是电池本身热失控引起的,三成是充电事故,只有3.6%左右是因为行驶事故中的撞击。

 

热失控是什么呢?

 

说到这个问题,我们先来了解电池的构造。可以简单分为4个层级——材料、电芯、模组和系统,而热失控是指,电芯发生不可控的剧烈放热反应。

 

通俗来讲是电池因为某种原因,导致电池的温度不可控地上升,进而突破临界点,发生起火甚至爆炸。

 

 

除此之外,快速充电时,导电性不好的锂电池容易产生大量热量,温度急剧升高,导致热失控;车主操作不当,也可能热失控;外部力量碰撞,让锂电池变形,导致电池内部元器件损坏及正负极短路,也会热失控。

 

2021年5月发布的新国标GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,特别增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。

 

5分钟是国家制定的最底线要求,但众多车企的要求实际上是电池包过针刺。

 

 

 

针刺,一个非常不讲武德的物理攻击,将一根导体(比如直径3mm的钢针)插入动力电池中,在这种状态下,正负电极片之间会产生短路,确认电池是否出现冒烟、起火、破裂。

 

在这种状态下,热失控速度超快,几乎是瞬间就开始对外喷射火焰。也是造成新能源车自燃最多的因素。比亚迪刀片电池就是以此为一大卖点,经过针刺试验后,仅刀片电池无明火、无烟,也相对更低温。

 

 

另外,影响热失控的因素还有电池快充、过充、少充等因素。

 

 

如何在电芯、模组及系统层级实现“永不自燃”目标,成为产业链上下游共同攻坚的难题。

 

 

新能源车如何防患于未“燃”?

 

防范可以从两个角度入手——电池/车企厂家和用户。

 

① 电池/车企厂家

 

各电池企业针对“永不自燃”电池包,研发了许多的解决方案。

 

 

第一代防护方案以加强隔热,加快散热为主要技术手段,看不同封装方式对电池热失控防护有什么影响。通俗讲,就是在电池的不同构架之间,加一些隔断,让热能传输慢一点,最好还能各自部分散热出去。

 

 

如上图,在假设电池材料热稳定相同的情况下,圆柱电池的单体释放能量最低,单位散热能力最好,周边电芯的隔热能力最强,热失控防护方案最简单有效。

 

第二代防护方案,是利用电池冷却液进行灭火。设计方案主要是在电池泄压阀上方新增一套水冷系统,在电池发生热失控时,高温气体从泄压阀处喷出,融化电芯上方的铝板后,铝板内的冷却液由于重力向泄压阀处灌注,实现灭火冷却,安全性能得到大幅度提升。

 

缺点也比较明显,新增的水冷系统会占据一部分空间,降低体积利用率及能量密度。目前已经有包括宁德时代、上汽智己等多家企业在研究,已完成初步的可行性评估。

 

第三代热失控防护方案,是提高超高热稳定性材料,更依赖于材料的技术突破,目前最可行的方案是磷酸锰铁锂与三元电池混用。

 

宁德时代专利显示在试验条件下,采用复合集流体后的10颗NMC811电池均通过针刺试验,据最新消息,宁德时代还将于下半年量产磷酸锰铁锂电池;OPPO也发布了复合集流体的相关技术。固态电解质燃点非常高,能提高电池热稳定性能,但目前技术并不成熟,全固态电池量产为时尚早。

 

② 用户预防

 

  • 高温暴晒后不要立即充电。长时间暴晒后,电源箱温度攀升,导致电池温度上升,立马充电,会加速车内线路老化、损坏,有可能引起自燃。

  • 开始充电前,检查充电枪内是否有异物或者有水渍,同时检查车的充电口是否有水渍或者异物,如果没有就可以充电。

  • 条件允许的话,慢充为主,快充为辅。当然,快充自燃的概率很低,最损害电池健康的还是过充电与过放电。为了防止过充电,可以自行限定SOC(State Of Charge,荷电状态,是指电池当前所拥有的的电量占比)不到 100%;为了防止过放电,就不要每次都把电量用尽再充。

 

随着技术的日趋成熟,报告酱相信,新能源车的安全性能也必将越来越高。因此,将来电动车仍很可能成为主流,而新能源车完全替代燃油车的时代也必将到来。

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