動(dòng)力電池安全問(wèn)題，自新能源汽車(chē)誕生以來(lái)，就一直是全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。尤其是今年4月份以來(lái)，特斯拉、蔚來(lái)、比亞迪和上汽榮威等大牌電動(dòng)車(chē)企產(chǎn)品也相繼發(fā)生自燃事件，新能源汽車(chē)安全再次被推到風(fēng)口浪尖。
“新能源汽車(chē)安全事故的本質(zhì)是電池?zé)崾Э?。?月23日，在2019中國(guó)（青海）鋰產(chǎn)業(yè)與動(dòng)力電池國(guó)際高峰論壇上，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高院士在演講時(shí)如是指出。
那么，電池?zé)崾Э厥鞘裁丛蛞鸬?？主要發(fā)生在哪些環(huán)節(jié)呢？據(jù)歐陽(yáng)明高介紹，“負(fù)極析活性鋰、內(nèi)短路、正極釋活性氧”可以解釋超過(guò)99%的電池?zé)崾Э厥鹿试?。通過(guò)對(duì)2018年新能源汽車(chē)事故統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，充電時(shí)發(fā)生事故占比最多，達(dá)到了29%。行駛和靜置停放過(guò)程中發(fā)生的自燃各占14%，而涉水引發(fā)安全事故的也達(dá)到了10%。另有33%原因不明。
充電發(fā)生自燃確實(shí)屢見(jiàn)不鮮，電池中國(guó)梳理今年在微信群廣為傳播的新能源汽車(chē)自燃事故，充電占比也居多。那么為何“充電”會(huì)成為新能源汽車(chē)著火的主要“兇手”？
歐陽(yáng)明高表示，通過(guò)對(duì)充電事故分析，發(fā)現(xiàn)主要是不當(dāng)快速充電引發(fā)電池析鋰，進(jìn)而導(dǎo)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(jì)水平低、充電過(guò)程數(shù)據(jù)通訊不規(guī)范、未執(zhí)行充電安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求等也增加了電動(dòng)汽車(chē)自燃的風(fēng)險(xiǎn)。
不過(guò)，充電不當(dāng)或充電設(shè)計(jì)不規(guī)范引發(fā)電動(dòng)汽車(chē)自燃事故只占了29%，仍有71%的其他原因?qū)е录冸妱?dòng)汽車(chē)發(fā)生自燃，而這些基本也都可以歸為內(nèi)短路造成的。
事實(shí)上，內(nèi)短路可謂是電池?zé)崾Э氐墓残原h(huán)節(jié)。機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用都可能導(dǎo)致熱失控，而且這些現(xiàn)象幾乎貫穿著電池整個(gè)生命周期。
歐陽(yáng)明高表示，通過(guò)對(duì)動(dòng)力電池?zé)崾Э責(zé)?機(jī)-電耦合機(jī)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(gè)過(guò)程中，電池充電析鋰、內(nèi)短路、單體電池?zé)崾Э睾碗姵叵到y(tǒng)熱蔓延都有可能導(dǎo)致電池發(fā)生安全事故。
基于此判斷，歐陽(yáng)明高建議，應(yīng)采取“早期預(yù)警、本征安全設(shè)計(jì)和延長(zhǎng)逃生時(shí)間”的動(dòng)力電池?zé)崾Э刂鲃?dòng)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?zé)崾Э嘏c熱設(shè)計(jì)；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(zhǎng)逃生時(shí)間。
熱失控誘因發(fā)現(xiàn)了，那么如何消除這些誘因？歐陽(yáng)明高認(rèn)為，做好電池析鋰測(cè)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(fēng)險(xiǎn)。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(yáng)明高比喻為“威脅電池使用安全性的癌癥”。對(duì)付它的最好手段就是做到提前預(yù)防，因此，電池內(nèi)短路模擬測(cè)試、仿真與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(jì)，即單體電池?zé)崾Э貦C(jī)理、仿真與抑制技術(shù)也同樣重要；熱蔓延設(shè)計(jì)是防止電池安全事故的最后一道防線(xiàn)，這就需要做好電池系統(tǒng)熱蔓延測(cè)試、仿真與抑制技術(shù)，保護(hù)好電動(dòng)汽車(chē)安全的最后一道防線(xiàn)。據(jù)悉，目前歐陽(yáng)明高團(tuán)隊(duì)在這幾個(gè)環(huán)節(jié)都已經(jīng)取得了不錯(cuò)的技術(shù)研發(fā)成果。
綜合看來(lái)，熱失控主要包括誘因、發(fā)生和蔓延三個(gè)過(guò)程。熱失控誘因主要有兩種情況：一是過(guò)充、快充、低溫充電及老化電池導(dǎo)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(jì)、測(cè)試、檢測(cè)，將有效降低電池在全生命周期發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)的系數(shù)。從材料體系、系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度進(jìn)行單體電池?zé)岚踩O(shè)計(jì)，最后再借助熱失控蔓延的設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)，方能筑好電動(dòng)汽車(chē)安全這道墻。
