動力電池安全問題，自新能源汽車誕生以來，就一直是全社會關(guān)注的焦點之一。尤其是今年4月份以來，特斯拉、蔚來、比亞迪和上汽榮威等大牌電動車企產(chǎn)品也相繼發(fā)生自燃事件，新能源汽車安全再次被推到風口浪尖。
“新能源汽車安全事故的本質(zhì)是電池熱失控。”6月23日，在2019中國（青海）鋰產(chǎn)業(yè)與動力電池國際高峰論壇上，中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高院士在演講時如是指出。
那么，電池熱失控是什么原因引起的？主要發(fā)生在哪些環(huán)節(jié)呢？據(jù)歐陽明高介紹，“負極析活性鋰、內(nèi)短路、正極釋活性氧”可以解釋超過99%的電池熱失控事故原因。通過對2018年新能源汽車事故統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，充電時發(fā)生事故占比最多，達到了29%。行駛和靜置停放過程中發(fā)生的自燃各占14%，而涉水引發(fā)安全事故的也達到了10%。另有33%原因不明。
充電發(fā)生自燃確實屢見不鮮，電池中國梳理今年在微信群廣為傳播的新能源汽車自燃事故，充電占比也居多。那么為何“充電”會成為新能源汽車著火的主要“兇手”？
歐陽明高表示，通過對充電事故分析，發(fā)現(xiàn)主要是不當快速充電引發(fā)電池析鋰，進而導致電池壽命快速衰減和熱穩(wěn)定性變差。此外，充電功能安全設(shè)計水平低、充電過程數(shù)據(jù)通訊不規(guī)范、未執(zhí)行充電安全相關(guān)標準要求等也增加了電動汽車自燃的風險。
不過，充電不當或充電設(shè)計不規(guī)范引發(fā)電動汽車自燃事故只占了29%，仍有71%的其他原因?qū)е录冸妱悠嚢l(fā)生自燃，而這些基本也都可以歸為內(nèi)短路造成的。
事實上，內(nèi)短路可謂是電池熱失控的共性環(huán)節(jié)。機械濫用、電濫用、熱濫用都可能導致熱失控，而且這些現(xiàn)象幾乎貫穿著電池整個生命周期。
歐陽明高表示，通過對動力電池熱失控熱-機-電耦合機制的深度研究，發(fā)現(xiàn)在熱失控誘因、發(fā)生和蔓延的三個過程中，電池充電析鋰、內(nèi)短路、單體電池熱失控和電池系統(tǒng)熱蔓延都有可能導致電池發(fā)生安全事故。
基于此判斷，歐陽明高建議，應采取“早期預警、本征安全設(shè)計和延長逃生時間”的動力電池熱失控主動安全防范策略。
具體而言，就是在熱失控誘因階段，做好電池充電析鋰與快充控制；電池內(nèi)短路與電池管理；在熱失控發(fā)生環(huán)節(jié)，建立良好的單體電池熱失控與熱設(shè)計；在熱失控蔓延環(huán)節(jié)，做好電池系統(tǒng)熱蔓延與熱管理，延長逃生時間。
熱失控誘因發(fā)現(xiàn)了，那么如何消除這些誘因？歐陽明高認為，做好電池析鋰測試、仿真與安全快充技術(shù)，將能從源頭減少電池發(fā)生熱失控的風險。自引發(fā)內(nèi)短路在電池結(jié)構(gòu)內(nèi)的微小尺度上產(chǎn)生，被歐陽明高比喻為“威脅電池使用安全性的癌癥”。對付它的最好手段就是做到提前預防，因此，電池內(nèi)短路模擬測試、仿真與在線監(jiān)測技術(shù)就顯得尤為重要。在熱失控發(fā)生環(huán)節(jié)，做好本征安全設(shè)計，即單體電池熱失控機理、仿真與抑制技術(shù)也同樣重要；熱蔓延設(shè)計是防止電池安全事故的最后一道防線，這就需要做好電池系統(tǒng)熱蔓延測試、仿真與抑制技術(shù)，保護好電動汽車安全的最后一道防線。據(jù)悉，目前歐陽明高團隊在這幾個環(huán)節(jié)都已經(jīng)取得了不錯的技術(shù)研發(fā)成果。
綜合看來，熱失控主要包括誘因、發(fā)生和蔓延三個過程。熱失控誘因主要有兩種情況：一是過充、快充、低溫充電及老化電池導致的析鋰；二是各種原因?qū)е碌膬?nèi)短路。在熱失控誘因階段做好產(chǎn)品設(shè)計、測試、檢測，將有效降低電池在全生命周期發(fā)生安全風險的系數(shù)。從材料體系、系統(tǒng)設(shè)計角度進行單體電池熱安全設(shè)計，最后再借助熱失控蔓延的設(shè)計和監(jiān)測，方能筑好電動汽車安全這道墻。
