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如果热失控无法避免 电池安全防护可以这样做

随着全球电动汽车市场的快速增长,由于动力电池引发的电动汽车起火的事故不断发生。据不完全统计,从2016-2018年我国已累计发生了几十起新能源汽车起火事故,电动汽车安全形势十分严峻。安全性日益成为电动汽车发展的一大障碍。

在日前举办的第三届国际电池安全研讨会(IBSW)上,来自全球电池安全领域的知名专家学者,就电池热失控机-电-热诱因及防控方法、电池热失控发生机理与抑制方法、电池燃烧爆炸特性及火灾安全、电池系统热失控蔓延与热管理等问题进行了深入探讨。

对于电动汽车起火现象,北京理工大学熊瑞教授表示,从2019年的数据来看,有41%的自燃现象都是在停车过程中发生的。有4大故障原因会导致电池热失控,包括内部短路、外部短路、过充和过放。根据研究数据,有56%的事故是因为电池的内部短路而导致的,有16%是由外部短路导致的,18%是由过充导致的,从已经通报的事故中,没有事故是因为过放导致的。

对于电池起火的原因热失控,武汉大学艾新平教授作了非常详细的描述:当电池在短路、过充或者是受到高温冲击的时候,电池的温度就会升高。温度升高以后,会相继引发一系列放热副反应,这些副反应放出来的热不能及时疏散,会引起电池温度升高,通过正反馈机制,导致最后放热反应越来越剧烈,发生热失控。

艾新平表示,要解决电池的安全问题,首先,要尽量避免短路、避免过充。其次,如果发生了短路和过充,就要进行热保护,尽量避免发生热失控。最后,如果热失控无法避免,要尽量避免不造成大的伤害,不要起火,这是整体策略。

对于热失控,中国汽车技术研究中心有限公司动力电池首席专家王芳认为,在目前的技术条件下,单体电池热失控是不可避免的。所以在电池安全防护方面,要有及时的监控,就是热失控监控的信号。王芳表示,我们当然希望电池不会失控,也不会有整体的扩散。但是如果一旦扩散,要做到给人员足够的逃生时间。

清华大学学者刘凯认为,电池安全隐患一直是一个技术的问题,终极的方案就是设计出一种绝对安全的材料,比如说阻燃的或者不易燃的电解液。但是通常这种材料会损害电池的电化学特性。为平衡电池的安全性和电化学特性,可以使用一种应急响应材料,它可以自动变换物理化学特性。采用这种应急响应材料的电池,可称为智慧锂电池,它能够进行自身诊断和适应。

哲弗智能系统(上海)有限公司董事长李飞认为,对热失控的防控,降温是最关键的。无论从热失控抑制也好,还是热失控蔓延的抑制,降温都是王道。哲弗智能采取的方案是,全部用液体进行强制冷却。通过电池的热管理系统,用复合型的探测系统来提前预警电池的热失控,同时又作为触发电池热失控抑制的机制,一旦发生电池热失控蔓延之后,就启动液态的锂电池火灾抑制装置。

据北汽新能源工程研究院副院长代康伟介绍,北汽新能源的安全设计有四层保护,采用高强度铝型材的模组设计,比普通的铝型材强度高35%,同时在电芯与电芯之间、模组与PACK之间设置了隔热缓冲区,当车辆受到挤压时,尽可能在一定程度上确保电芯不受到挤压,来确保电芯使用的安全性。

据蔚来汽车全球副总裁黄晨东介绍,蔚来汽车的电池安全监测和预警系统,即便汽车在休眠的过程中,仍然可以监测数据,所有的大数据都进入到云端,云端能够进行自动分析,如果发现任何异常,就会预警。接下来蔚来会审议并且分析,必要时把电池召回,或者帮助客户替换电池。

从汽车端的角度来看,第一汽车集团新能源开发院院长王德平表示,动力电池安全事故发生,主要由于几个方面失效,即电芯的失效、BMS的失效、绝缘系统的失效、机械与密封的失效以及连接的失效。王德平谈到,一汽集团从整体对电池系统做了安全设计。从而构建起四重的安全防护体系,包括电池的安全、整车的安全、充电的安全、使用的安全,包含54项具体的安全防护措施,确保整个动力电池系统在生命周期的安全。

王德平认为,围绕电动车的安全事故,特别是动力电池的安全事故,不仅仅是电池本身的事,应该说是一个系统工程,除了电池本身之外,跟整车、关联部件、日常的使用维护都有关系,需要围绕整个电动车的使用生态共同地去开发、共同地去维护,才能保证整个动力电池系统的安全。

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