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扫清知识盲区 新能源车电池为何起火?

文章来源:本站      浏览量:1182      发布日期:2019-08-23

文章正文 最近电动汽车可是又“火”了一把,电池起火让刚刚放下里程焦虑的消费者们又多了一块心病,动力电池究竟有哪些种类、有什么性能优劣势以及为何会起火?今天我们带大家从电芯到电池组逐一解析。

一、动力电池的类别

  首先我们常见的新能源电动汽车所搭载的电池,使用环境相对恶劣,且对容量、体积及重量等一些参数有较高的要求,其中电池主要性能指标包括:电压、容量、内阻、能量、能量密度、功率、使用寿命,在众多可循环使用电池中,锂电池的各方面性能参数最为适合纯电动汽车的使用场景。

  锂离子电池属于新一代电池,也是目前对容量要求较高的用电器使用较多的电池。在新能源电动汽车上,主要使用磷酸铁锂电池及三元锂电池,所谓磷酸铁锂电池,是指正极材料采用磷酸铁锂的锂离子电池,早期由于其造价低(不含稀有贵金属,磷、铁资源丰富,价格低)、热稳定性好、循环寿命长等优点,磷酸铁锂电池被用作动力电池。

       不过随着用户对续航里程的要求提高,在乘用车领域,相对来讲能量密度较低的磷酸铁锂电池逐渐被三元锂电池替代。而在商业用车及公交车上,磷酸铁锂电池还会有一些应用,主要针对行驶路径相对固定或短途运输的车辆,因为低成本及高安全性对于商业用途来讲更重要。

       三元锂电池的全称为“正极材料使用镍钴锰酸锂(NCM)或镍钴铝酸锂(NCA)等三元聚合物的锂离子二次电池”。 根据正极材料的混合比例不同,三元锂电池分为多个体系,例如NCM811、NCM622、NCM333,数字代表3种元素的混合比例,例如NCM811内的镍钴锰以8:1:1为混合比例,也是目前能量密度最高的镍钴锰三元锂电池。不过配比调整也存在利弊,镍(Ni)提高后随之容量提升,但稳定性也会降低,电池安全性受影响。对于新能源车来说,续航里程的提高是硬性指标,而安全方面更为重要。

二、不同外形电芯的特性

  新能源电动汽车要求电池组的比能量高、比功率大、充放电效率高、相对稳定性好、使用成本低、安全性好。有这么多的要求,对电芯的要求非常严格。在车内电芯并不是独立存在的,需经过编排成为电池组,结合车身结构、散热系统及电控系统,组成一套密闭的电池组,为车辆供电。

根据需求,电池厂商将电池包装成多种外形,满足不同车型的需求,目前常用的有圆柱型、方形、软包电池,车企会根据不同车型设计电池组,选择相应的电芯布置在电池组内部。

各类形状电芯优劣势对比

制造工艺优势劣势特性
圆柱圆形卷绕式一致性好、工艺成熟、成本低、组成灵活成组后散热系统复杂,能量密度低外壳材质多数为钢,造成能量密度低
方形方形卷绕式散热性能好、组成灵活、壳体高硬度提升安全性尺寸相对固定导致成本高钢制壳体过重,目前部分换为铝制壳体
软包方形层叠式重点轻、能量密度高、尺寸变化灵活强度差易损、易漏液、成组后散热系统复杂、一致性差铝塑膜为电池外包装,导致易损,适合固态电池

  圆柱状电池:

  圆柱型电池我们常见的型号有18650,这一组数字代表着圆柱的直径为18mm,长度为65mm,0表示为圆形柱状电池。18650电芯具有高功率输出和高能量密度的特点,满足高续航及快速充放电。

      由于电池组所需的电芯单体数量很高,需要电芯适合大规模标准化生产满足供给,恰恰圆柱形电池符合这一要求。不过圆柱型电池也具备劣势,单体数量太大会造成电池组的管理系统复杂,散热方式设计困难等,同时影响电池组的能量密度。当然,电芯的一致性也非常重要,单体数量多意味着故障率也更高,一个电芯出问题,轻则导致电池组容量降低,重则可能导致过热起火。能量密度越高,放电产生的热量也越多,意味着容易出现热失控的情况。

方壳状电池:

  方壳电池最大的优点就是由于外形规整,方便在电池组内布置、设计电池组的整体外形。方壳电池的散热更容易设计,可靠性好,有泄压阀,短时间出现过热可尽快释放压力,保证电池组的安全。但方壳电池的外壳型号颇多,且尺寸相对固定,导致造价稍高。

软包电池:

  软包电池因为没有沉重的外壳,相对重量更轻,电池形状也可灵活改变,适应性强且能量密度更高。不过凡事必有利弊,没有外壳的它仅靠铝塑膜作为外包装,让电芯的机械强度存在短板,封口的工艺难度也较大,导致电芯的一致性稍差。

三、关于车辆起火

  目前我们可见的几起电动车起火事故,一种情况为车辆状态无异常,静止状态下自燃起火;另一种情况,车辆电池组本身受损,例如碰撞、穿刺等情况,在车辆未使用的情况下自燃起火。

 电池组起火后,属于无氧燃烧状态,从可见烟雾到形成明火的速度非常快。由于是无氧起火,所以常规的干粉灭火器、二氧化碳灭火器发挥不了作用,只能尽快使用消防栓喷淋起火点降温灭火。但电池组为封闭式设计,且安装位置大都在车辆底部,喷淋很难直接作用于起火点,这就是灭火效率低的原因。

     综上所述,为了避免由于个别车辆存在隐患从而伤及无辜,未来纯电动汽车停放时是否应该安置在特殊车位?是否应该提高验车频率,监测电池组状况?这都是今后纯电动汽车在使用层面我们应该考量的问题。

四、对使用电动车的一些建议

  1、日常使用过程中,如果发生托底或任何原因导致的底盘磕碰,尽可能前往4S店由专业人员对车辆进行检测,虽然繁琐但小心驶得万年船,带着隐患用车可能会伤及自身甚至殃及周边,例如特斯拉地库起火事件。

  2、时值当下,马上进入夏季,气温逐渐升高,虽然新能源电动汽车没有内燃机,但高温对底盘部位的电池组提出考验。北方很多城市会有飞絮漫天的情况,很多新能源车采用水冷式设计为三电系统降温,如果大量飞絮堵塞车头部分的水箱,可能会造成散热不畅,影响电池组的温度控制。

  3、通过积水路段还是要注意慢行,切不可胆大妄为,电池组虽然已经有一定程度的防水性能,但随着使用时间的增长,难免出现接线处、电池密封老化的现象。

  4、整车出现碰撞后,也可能会导致电池组变形,这时电池组内部的一些化学反应已经不是常规状态下的“可控”和“有序”,而是呈现出不可控和无序的状态,导致能量的快速剧烈释放,出现热失控的状态,如果发生严重碰撞要有应对火情的意识,尽快离车。

五、关于自燃后的理赔问题

  车辆汽车保险的业务范围中,自燃属于比较特殊的情况。首先汽车基本险种中的车损险,理赔责任范围内的情况包含碰撞、倾覆、坠落、火灾等,但并不包括自燃。

  因为自燃的成因比较复杂,有可能是车辆本身质量问题,也有可能是车主后期使用过程中有过改装,造车电路等存在不安全隐患诱发失火。不过车辆自燃,可以通过对应的附加险避免损失,比如自燃险。责任范围是在没有外界火源的情况下,由于车辆自身的电器、电路等相关系统,导致车辆自燃,其中包括所载货物自身原因起火燃烧造成车辆损失的,也在理赔范围之内。

  汽车自燃事故的责任认定,首先需要确定是“自燃”。也就是说由于车辆自身的缺陷而不是使用者的过错导致起火,同时消防部分、交警部门、或有资质的第三方鉴定机构对起火原因进行鉴定,再确定起火事故由汽车生产厂商或车主负责。

  用车过程中很多不经意间的行为,都有可能带来自燃的隐患,比如行李厢留存大量物品,尤其是电池、压缩气体等易燃易爆的物品。值得一提的是改装问题,很多用户加装行车记录仪,觉得走明线影响美观,但通过保险盒走暗线很有可能由于施工质量欠佳造成线路虚接,最终导致短路、起火,引发车辆自燃事故。

  编辑点评:新能源电动汽车真的危险吗?其实无论传统燃油车还是新能源电动汽车都具有一定的危险性,只不过传统燃油车大家更熟悉,技术相对也更成熟,即便出现事故也有更多的经验从而合理、快速处置。我们希望大家能够正视新能源电动汽车,理性看待每一次事故的原因以及听从、学习处置方法,而不是新鲜事物出现瑕疵就以点概面,否定全盘。




 
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