高能量密度電池背鍋？

　　事實(shí)上，如何在高能量密度和提高安全性之間取得平衡，一直是行業(yè)關(guān)心的話題和亟待解決的難題。有數(shù)據(jù)顯示，自燃事故中大部分事故車(chē)輛搭載的三元鋰電池主要為523體系，未來(lái)隨著811（正極材料用80％的鎳、10％的鈷和10％的錳）高鎳體系動(dòng)力電池的應(yīng)用，或?qū)�帶�?lái)更大風(fēng)險(xiǎn)。

　　判斷依據(jù)在于，相對(duì)而言，811高鎳材料在能量密度上具有一定優(yōu)勢(shì)，但其在材料穩(wěn)定性、循環(huán)壽命等方面并不具優(yōu)勢(shì)。

　　不僅如此，關(guān)于鋰離子動(dòng)力電池的安全性問(wèn)題，王子冬補(bǔ)充道，鋰離子動(dòng)力電池（尤其是如今大規(guī)模采用的811三元鋰電池）電芯材料的化學(xué)性質(zhì)比較活躍，對(duì)于溫度非常敏感，簡(jiǎn)而言之，就是怕熱、怕冷，也怕“深放”。

　　首先，如今普遍采用的高能量密度的三元鋰電池電芯內(nèi)的電解液屬于易燃物，在高溫條件下，三元材料會(huì)析出氧氣，這就意味著即便將三元鋰電池放置在一個(gè)完全隔絕氧氣的真空環(huán)境中，一旦出現(xiàn)異常高溫，電池仍然可能會(huì)自燃，而且靠目前的技術(shù)手段（與氧氣隔絕）很難將其撲滅，只能任其“自生自滅”。

　　其次，在低溫環(huán)境下，電芯內(nèi)部的鋰離子會(huì)析出成為金屬態(tài)，一方面導(dǎo)致電芯容量減少，另一方面析出的金屬態(tài)鋰會(huì)聚集鍍?cè)陔娦矩?fù)極表面形成鋰枝晶。一旦枝晶刺破隔膜連接電芯的正負(fù)極，就會(huì)導(dǎo)致短路產(chǎn)生危險(xiǎn)。

　　而以三元材料作為正極材料的動(dòng)力電池，如果長(zhǎng)時(shí)間放置，沒(méi)有充放電的話，電池自身的容量也會(huì)受到影響。這是因?yàn)槿�元材料屬于人工合成的化學(xué)物質(zhì)，它自身的化學(xué)鍵并不穩(wěn)固，如果長(zhǎng)時(shí)間放置，自身就會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致容量下降。

熱失控的誘因與過(guò)程

　　之前有不少報(bào)道說(shuō)純電動(dòng)汽車(chē)自燃是由于動(dòng)力電池組發(fā)生了熱失控導(dǎo)致的，但是在這里需要明確的是，熱失控是動(dòng)力電池組產(chǎn)生問(wèn)題的現(xiàn)象，而并非是問(wèn)題的真正原因。我們所說(shuō)的熱失控是電芯內(nèi)部產(chǎn)生了不可控制的溫度升高，但是電芯內(nèi)部如何發(fā)生的溫度升高？什么時(shí)間發(fā)生的？目前我們還沒(méi)有完全摸透它的規(guī)律。

　　這一方面是由于純電動(dòng)汽車(chē)自燃是偶發(fā)性的，且之后“案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)”往往損毀嚴(yán)重；另一方面，動(dòng)力電池的自燃無(wú)法通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行“復(fù)盤(pán)”。加之目前我們對(duì)于鋰離子電池的化學(xué)性質(zhì)尚缺乏科學(xué)系統(tǒng)的研究和認(rèn)知，因此目前發(fā)生的很多純電動(dòng)汽車(chē)自燃事故，最后的調(diào)查結(jié)果往往難以令人滿意。

　　從已知的引發(fā)熱失控的原因來(lái)看，大體可以分為外部原因和內(nèi)部原因。外部原因如底盤(pán)的撞擊、擠壓、浸水等都是比較常見(jiàn)的；內(nèi)部原因如電池的過(guò)充、過(guò)放，電池老化、枝晶等現(xiàn)象，也被認(rèn)為是今年多起自燃事件的“元兇”。

對(duì)于熱失控的過(guò)程，我們可以分三個(gè)階段來(lái)看：

　　第一階段是熱積累的階段，在這個(gè)階段，電芯的內(nèi)部因?yàn)樯鲜龅母鞣N原因異常發(fā)熱，導(dǎo)致電芯內(nèi)部的SEI膜、隔膜分解，而隨著SEI膜、隔膜的分解，電芯內(nèi)部則會(huì)加速升溫過(guò)程。如果能在這個(gè)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，無(wú)論是對(duì)于避免熱失控還是人員逃生來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)最好的時(shí)機(jī)。

　　第二階段是熱失控階段，隨著電芯內(nèi)溫度不斷升高，最終導(dǎo)致了大規(guī)模的短路，電芯內(nèi)的電解液開(kāi)始燃燒，導(dǎo)致單體電芯完全燃燒。而電芯在電池包內(nèi)是緊密排布的，一旦一節(jié)電芯失控燃燒，則會(huì)迅速引燃其它電芯。至此，電池的燃燒基本就進(jìn)入了不可逆的熱失控狀態(tài)。

　　第三階段往往就是我們?cè)谝恍╇妱?dòng)車(chē)自燃事故視頻中看到的場(chǎng)景了。大量電芯被引燃，電池包為防止爆炸開(kāi)始泄壓，大量氣體從車(chē)輛底部噴出，有時(shí)還會(huì)伴隨著火焰。大火會(huì)持續(xù)燃燒，直至整個(gè)電池組、車(chē)輛燃燒殆盡。

電池管理系統(tǒng)失職？

　　也有人在質(zhì)疑是否是由于電池組的BMS（電池管理系統(tǒng)）的“失職”，沒(méi)有及時(shí)監(jiān)控到電池組的問(wèn)題并采取措施，導(dǎo)致了問(wèn)題的發(fā)生？就此觀點(diǎn)，王子冬說(shuō)到，BMS監(jiān)測(cè)的是“外部的敵人”，對(duì)于電芯內(nèi)部發(fā)生的問(wèn)題很難做到提前發(fā)現(xiàn)。

　　我們知道，BMS可以監(jiān)測(cè)整個(gè)電池組，包括電芯的電壓、電流，以及部分電芯的溫度，防止過(guò)充或過(guò)放，確保電池組的健康運(yùn)轉(zhuǎn)。然而對(duì)于隱藏在電芯內(nèi)部的健康問(wèn)題，BMS卻有些力不從心。并且一旦外部檢測(cè)到電芯的溫度異常，很有可能內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了“熱失控”，屆時(shí)即便切斷整個(gè)電池組的電源也無(wú)濟(jì)于事。

充電可能是誘因

　　雖然從數(shù)據(jù)來(lái)看，充電狀態(tài)下燃燒比例最少，電池原因最多。但王子冬指出，目前已經(jīng)發(fā)生的純電動(dòng)汽車(chē)自燃的事故中，有一半以上的車(chē)型都是剛充完電不久，或者正在充電，充電過(guò)程很有可能是導(dǎo)致純電動(dòng)汽車(chē)自燃的一個(gè)誘因。

　　對(duì)此，充電樁運(yùn)營(yíng)商星星充電有不同的看法。星星充電集團(tuán)運(yùn)維總經(jīng)理李宏慶表示，根據(jù)清華大學(xué)汽車(chē)工程系歐陽(yáng)明高教授2018年公開(kāi)的意見(jiàn)，充電過(guò)程中自燃的原因主要是電池產(chǎn)品測(cè)試驗(yàn)證不足；車(chē)輛使用過(guò)程中可靠性惡化；充電安全管理技術(shù)水平低下；電池系統(tǒng)熱蔓延抑制技術(shù)水平有限等原因。

　　李宏慶認(rèn)為，充電過(guò)程中的電流是樁端根據(jù)車(chē)端需求綜合判斷后輸出的，國(guó)標(biāo)要求以及企業(yè)設(shè)備實(shí)施上都對(duì)樁端電流的輸出有多重控制機(jī)制，可以確保輸出電流小于等于車(chē)端需求電流。

　　不過(guò)，并不是所有的充電樁企都可以這么自信。據(jù)央視新聞報(bào)道，近日，廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院首次公布了電動(dòng)汽車(chē)充電樁產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果。結(jié)果顯示，70%的檢測(cè)樣品都存在安全隱患。這次風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)共采集9家生產(chǎn)企業(yè)的10批次電動(dòng)汽車(chē)充電樁產(chǎn)品，其中7批次不符合國(guó)標(biāo)要求。風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，樣品中共出現(xiàn)四個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目不符合國(guó)標(biāo)要求，甚至有1批次樣品3個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目項(xiàng)均不符合國(guó)標(biāo)。

　　不合格的原因也是“五花八門(mén)”，包括充電樁輸出電壓普遍過(guò)高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出家用220V電壓，不具備專(zhuān)業(yè)電工常識(shí)的人操作會(huì)有觸電風(fēng)險(xiǎn)；70%的樣品不符合防觸電國(guó)標(biāo)，主要問(wèn)題包括金屬材料不接地、發(fā)生故障沒(méi)有警示等；充電槍電子鎖沒(méi)有可靠鎖緊，槍頭會(huì)帶電，使用者在插、拔時(shí)易發(fā)生危險(xiǎn)；充電樁零部件防銹性能差，水汽與導(dǎo)電部件接觸，會(huì)導(dǎo)致腐蝕或外部導(dǎo)電等。

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　　我們看到一臺(tái)電動(dòng)車(chē)自燃時(shí)，往往只是把責(zé)任歸咎于造車(chē)的主機(jī)廠，而實(shí)際上，電池能否安全穩(wěn)定的使用，與每一次的充放電都息息相關(guān)。多項(xiàng)試驗(yàn)證明，頻繁的過(guò)充過(guò)放會(huì)導(dǎo)致電池的熱穩(wěn)定性變差，給電動(dòng)車(chē)埋下自燃的種子。