自今年夏季以來(lái)，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)起火事故頻發(fā)，僅8、9月兩月發(fā)生的電動(dòng)汽車(chē)起火事故數(shù)量，就已超過(guò)2017年全年電動(dòng)汽車(chē)起火事故總和。

　　當(dāng)前電池企業(yè)和主機(jī)廠都在追求更高的能量密度以獲得更多的補(bǔ)貼，卻忽視了動(dòng)力電池最根本的安全屬性的問(wèn)題。近期頻繁的事故出現(xiàn)，理應(yīng)為國(guó)內(nèi)追求高速發(fā)展的電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)敲響警鐘。

　　1-8月國(guó)內(nèi)事故的相關(guān)統(tǒng)計(jì)

　　公開(kāi)資料顯示，2018年1-6月新能源電池車(chē)在國(guó)內(nèi)共發(fā)生8次起火事故，與2017年基本持平，其中5月之后的事故占7起，說(shuō)明新能源汽車(chē)起火主要集中在夏季。從成型及品牌來(lái)看，特斯拉、江鈴等國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)汽車(chē)均榜上有名。

　　而進(jìn)入8月和9月以來(lái)，公開(kāi)起火事件已經(jīng)多達(dá)12起，這一數(shù)字遠(yuǎn)高于2016年、2017年一整年的公開(kāi)起火數(shù)量。由于電動(dòng)汽車(chē)起火的原因主要是電池過(guò)熱，熱量無(wú)法及時(shí)散出而造成的電池高溫起火，因而在高溫、暴雨等天氣頻繁地區(qū)的夏季多發(fā)也在情理之中。


　　以上半年的事故數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從起火原因來(lái)看，因充電導(dǎo)致的起火事故共5起，占比50%，成為起火事故的第一誘因；其次是碰撞起火和行駛中自燃各兩起，各占20%。從車(chē)輛狀態(tài)來(lái)看，靜置和充電為一類(lèi)，電池在靜置和使用中都有可能發(fā)生起火事故。

　　鋰離子電池起火的原因分析

　　作為純電動(dòng)汽車(chē)的能量來(lái)源，鋰離子電池起火的原因主要是電池過(guò)熱而造成的熱失控，這種過(guò)熱在電池充放電過(guò)程中最容易發(fā)生。

　　由于鋰離子電池自身具有一定的內(nèi)阻，在輸出電能的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定熱量，自身溫度變高，當(dāng)溫度超出其正常工作溫度范圍間時(shí)，將會(huì)損害整個(gè)電池的壽命和安全。

　　純電動(dòng)汽車(chē)中，動(dòng)力電池系統(tǒng)是由多個(gè)動(dòng)力電池單體電芯構(gòu)成，在工作過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，聚集在狹小的電池箱體內(nèi)。如果熱量不能夠及時(shí)地快速散出，高溫會(huì)影響動(dòng)力電池壽命甚至出現(xiàn)熱失控，從而引發(fā)起火爆炸等事故。

　　從原理上來(lái)說(shuō)，熱失控的原因主要有以下四個(gè)方面：

　?。?）機(jī)械濫用

　　主要發(fā)生在汽車(chē)碰撞時(shí)，由于外力的作用，鋰電池單體、電池組發(fā)生變形，自身不同部位發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內(nèi)部短路；易燃電解質(zhì)泄漏最終引發(fā)起火。

　　在機(jī)械濫用中，穿刺傷害最為嚴(yán)重，它可能會(huì)導(dǎo)體插入電池本體，造成正負(fù)極直接短路。相比之下，碰撞、擠壓等，只是概率性的發(fā)生內(nèi)短路；穿刺過(guò)程熱量的生成更加劇烈，引發(fā)熱失控的概率更高。

　　（2）電濫用

　　電濫用主要是對(duì)電池的使用不當(dāng)造成的，有外部短路、過(guò)度充電和過(guò)度放電幾種類(lèi)型。其中，過(guò)渡放電導(dǎo)致的危害最小，但是由于過(guò)放造成的銅枝晶的增長(zhǎng)會(huì)降低電池的安全性從而增加熱失控的幾率。

　　外部短路是在兩個(gè)存在壓差的導(dǎo)體在電芯外部接通導(dǎo)致的結(jié)果，當(dāng)外部短路發(fā)生時(shí)，電池產(chǎn)生的熱量無(wú)法很好的散去時(shí)，電池溫度也會(huì)隨之上升，高溫觸發(fā)熱失控。

　　過(guò)度充電是電濫用中危害最高的一種。由于過(guò)量的鋰嵌入，鋰枝晶在陽(yáng)極表面生長(zhǎng)。其次，鋰的過(guò)度脫嵌導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)因發(fā)熱和氧釋放而崩潰（NCA陰極的氧釋放）。

　　氧氣的釋放加速了電解質(zhì)的分解，產(chǎn)生大量氣體。由于內(nèi)部壓力的增加，排氣閥打開(kāi)，電池開(kāi)始排氣。電芯中的活性物質(zhì)與空氣接觸后，發(fā)生劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，從而引發(fā)電池包燃燒起火。

　?。?）熱濫用

　　熱濫用主要指在電池中的局部過(guò)熱，很少獨(dú)立存在，往往是通過(guò)機(jī)械濫用和電氣濫用發(fā)展而來(lái)，并且是最終直接觸發(fā)熱失控等事故的一種情況。

　　熱濫用一般多為外部環(huán)境高或者在溫度控制系統(tǒng)不起作用下導(dǎo)致的電池?zé)崃窟^(guò)高從而造成的短路，從而引發(fā)熱失控。

　　從原因上說(shuō)，熱濫用的原因是最為復(fù)雜的，電池包的碰撞、損壞，電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的失靈都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。

　　（4）內(nèi)部短路

　　內(nèi)部短路是由電池的正負(fù)極直接接觸，當(dāng)然接觸的程度不同，引發(fā)的后續(xù)反應(yīng)也差別很大，通常由機(jī)械和熱量濫用引起的大規(guī)模內(nèi)部短路將直接導(dǎo)致熱濫用。

　　引發(fā)內(nèi)部短路原因同樣復(fù)雜，比如鋰離子電池過(guò)度充電，枝晶積累到一定程度導(dǎo)致刺穿電池隔膜，從而發(fā)生內(nèi)部短路或是碰撞、穿刺傷害之后直接導(dǎo)致正負(fù)極接觸而導(dǎo)致熱失控。

　　與外部因素產(chǎn)生的內(nèi)部短路相比，源于電池制造過(guò)程中自發(fā)的缺陷而引起的內(nèi)部短路，程度比較輕微，先天內(nèi)部短路產(chǎn)生的熱量很少，并不會(huì)立即觸發(fā)熱失控。而且這種內(nèi)在缺陷會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才會(huì)演化為程度較輕的內(nèi)短路。

　　解決動(dòng)力電池?zé)崾Э氐闹饕椒?br />
　　針對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э氐那闆r，目前國(guó)內(nèi)主流的解決方法主要從外部保護(hù)和內(nèi)部改進(jìn)兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。外部保護(hù)主要是指系統(tǒng)方面的升級(jí)改進(jìn)，內(nèi)部改進(jìn)是指針對(duì)電池本身進(jìn)行提高。

　　（1）冷卻方式的提升

　　熱管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制溫度，確保電池一直處在一個(gè)合理的運(yùn)行溫度下。通常，熱管理系統(tǒng)由整車(chē)控制器控制，在電池包溫度異常時(shí)，通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)散熱或者加熱，保證電池安全以及壽命。

　　電池的散熱方式根據(jù)導(dǎo)熱方式和介質(zhì)的不同而分為四項(xiàng)：空氣冷卻(風(fēng)冷)、液體冷卻(水冷)、相變材料(固體)、和結(jié)合冷卻(風(fēng)冷/水冷+固體冷卻)幾種。

　?。?）內(nèi)部材料及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

　　內(nèi)部改進(jìn)即從電芯內(nèi)部的材料結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造，從而使電池具備更好的耐熱、散熱性能。以目前的研究熱點(diǎn)來(lái)說(shuō)，發(fā)展固態(tài)電解液；對(duì)正負(fù)極進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造；以及引入安全性更高的隔膜材料都是從內(nèi)部提升電池?zé)嵝阅艿闹髁鞣椒ㄖ弧?br />