如果能做到动力电池“热不失控”，电动汽车就不会自燃了吗？
来源：宝鄂实业
2019-04-23 07:36
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有效防止汽车自燃，划归为汽车主动安全技术的范畴。目前这方面有许多国标可以遵守。电动汽车自燃的机理是什么？动力电池与汽油、柴油在机理上是不同的。汽油、柴油是液体，内部的分子结构比较稳定，只有外部环境条件满足了，汽油、柴油才会被点燃。而动力电池的内部分子结构是不稳定的，而是激烈且持续的，所以容易发热。热量极聚到一定的程度，从外部来看，就燃烧起来了。
无论何种材料的电池，分子结构都是动态的，自己均会发热，比功率越高，发热程度越高，比能量越高，发热能力越强。如果动力电池发生了“热失控”，电动汽车必燃会发生“自燃”。所谓热失控是由各种诱因引发的链式反应，发热量可使电池温度升高上千度，造成自燃。锂电池热失控有三类诱因，有：机械电气诱因、电化学诱因与热诱因。
机械电气诱因就是碰撞、针刺事故引发的热失控，比如特斯拉第一起自燃事故中尖锐物品刺穿了车辆底部电池包，这就是外面因素引起的。其中热诱因是最为直接的原因，由于温度管理失效导致的热失控，比如电池温控芯片出现故障导致过热，进而引发电芯热失控。
二、如果能做到动力电池“热不失控”，电动汽车就不会自燃了？
上面已经讨论了，传统汽车的自燃，基本上是外部环境因素引发的。对外部环境因素的控制相对容易些，而动力电池“热失控”是内部引发的。哲学上说，外因是条件，内因是决定因素。这样说吧，对动力电池而言，从外部因素来控制其自燃，基本作用不大，必须从内部因素来改善。电芯品质不一致是主要问题。
以特斯拉汽车为例，其电池系统有7000多个电芯。外行人不了解这个情况，为什么要这样多的电芯呢？目前的动力电池，电芯电压基本均在3-4.5V，这是目前电池技术水平决定的。要把动力电池用到汽车来，目前基本办法是，对电芯进行并联（串联），第一步是模组，第二步是电池箱（PACK），第三步是成为动力源系统。
7000多个电芯要保持品质的一致性，其技术要求是相当高的。电芯生产水平高低，主要也体现在电芯质量的一致性上。目前许多厂家，对下线的电芯是先行挑选的，对不同的一致性电芯进行归类。这是事后的办法，基本上满足不了电动汽车对动力电池一致性的要求。
模组过程中，要焊接，焊接工艺对电芯的一致性影响非常大的，电池箱（PACK）再一次影响了电芯的一致性。要保障动力电池的一致性，生产过程中，其工艺和自动化要求特别高。
持续提高动力电池的一致性，是一个长期积累过程。如果电池的一致性达不到一定要求，动力电池的“热失控”就基本上没有保障了，这也是动力电池厂需要研究的重要问题。
三、假定“电芯品质一致”是符合要求的，整车厂如何保持呢？
“电芯品质一致”是一个质量指标。对电池出厂产品而言，是一个静态的指标，上了车的电池，却是动态指标。在全生命周期里如何保持呢？目前的基本做法是采用动力电池热管理技术。采用这个技术的理由是：
①电池阻抗的存在，在电池充放电过程中，电流通过电池导致电池内部产生热量；
②电池内部的电化学反应也会产生一定的热量。产生的热量累积导致电池温度升高，电芯品质一致是一个下降的趋势。
如果在技术上，没有管理措施，会大大缩短了电池的日历寿命和循环寿命。下面分析如下：
温度对电池的循环寿命也有很大的影响。同一款电芯，当剩余容量为90%，25℃温度下输出容量为300kWh，而35℃温度下的输出容量仅为163kWh。温度上升10℃ ，电芯的循环寿命下降了近50%。
因此，为了电池包性能的最优化，需要设计热管理系统确保各电芯工作在一个合理的温度范围内。
四、热管理系统有助于“电芯品质一致”持续保持
电池智能热管理系统通过对电池进行有效的热管理，从而提升新能源车的整车性能。基于此，国外车企针对整车电池热管理系统首先进行了深入的研究，尤其是的特斯拉，采用全面分层式电池水冷系统，见（图2）Tesla Roadster电池热管理系统）。
五、目前动力电池热管理技术比较
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六、液体温控动力电池热管理技术效果
①能杜绝电池高温或低温导致的电池安全问题，保障车辆无法正常运行问题；
②能防止电池温度过高，减少电化学腐蚀，避免热失控导致燃烧或爆炸；
③能防止低温充电时，电池易出现瞬间电压过充现象，导致短路造成电池损坏；
③能解决电池低温充放电效率痛点；
④能解决快充/慢充电池恶劣工况时，温度过高限制电功率输出的问题；
⑤能避免电池过热造成的能量损失和过热造成的放电能力下降，提升续航里程；
⑥保证电池始终处于最佳温度区间，减少电池腐蚀，杜绝虚充现象，延长电池青壮年期及寿命；
