三元锂离子电池起火后，火势蔓延迅速且难以扑灭的原因有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-04-23 08:01
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由于片面追求纯电动车高续驶里程，三元材料的高镍之风越刮越烈。三元电池或许是定时炸弹，磷酸铁锂电池不应该被埋没。还有专家认为，从理论上看，三元电池的安全性就低于磷酸铁锂，加大三元电池中镍的含量必然带来更大的安全隐患。
三元电池高镍化降低了电池的安全性，但也正如杨裕生所言，这是三元电池起火后，火势蔓延迅速且难以扑灭的原因。那么，真正引起电池起火的直接原因是什么？
每次电动汽车起火时，都有专家去现场了解情况，并把起火车辆运回进行拆解，分析其原因。一位经常参加“分析电动汽车起火事件”的专家告诉记者，大多数电动汽车起火的主要原因不在电池，而在电池包。该专家说，电池包存在很多缺陷，便存在了安全隐患，待安全隐患积累到一定程度之后，便会引发电动汽车自燃。
可以看出，在多次的自燃事件中，发生的起火地点大多数在我国南方，与南方近期大范围的降雨也有较大的关系。该专家告诉记者，汽车电池短路引起的自燃就是在电池包中产生的。电动汽车有较高的防水要求，达到IP67防水等级，电动汽车的安全将有保障。假若电动汽车防水等级没有达到要求，随着使用时间的增长，电池的防水性减弱，雨水、积水等有极大的可能侵蚀电池系统，导致电池短路，引起电动汽车燃烧。
导致电池短路，还有一种起火原因是电池热失控。该专家指出，电池内部的失控大多数也是电池包所引起的。电池包与外部因素有密切关系，而外部因素正是引发热失控的源头。比如车辆行驶过程中的震动会使电池之间发生摩擦，日积月累就有可能发生质变，最终导致电池包中的短路，发生汽车自燃现象。
为了推动电动汽车发展，我国制定了较高的补贴标准，中央和地方两级补贴均提出了续驶里程要求。为了满足续驶里程要求，汽车企业一般采取两种方法，一是提高电池的能量密度（有相当高的技术难度）；二是多装电池。"多装电池就意味着成本会提高，产品就会缺少市场竞争力。为了达到补贴标准又确保成本不大幅提升，有些企业采用放松BMS（电池包成组的一部分）管理的办法，但这就意味着降低了电池的安全管控。放松BMS要求难免带来安全隐患，在BMS突然出现问题时就会导致电动汽车起火燃烧。"该专家说。
电池内短路也应重视
该专家告诉记者，目前，由于电池包的原因引起的起火事件占据大多数，但也有少部分是电池本身的问题，这与电池市场的不规范有关。他说，我国动力电池的集中度较高，排名前十的企业市场占有率超过80%,这些企业技术实力都较强，并且重视电池生产质量。但我国有上百家电池生产企业，他们在不同的细分领域寻求自己的生存之道，有些二流电池企业的产品仍然会流入市场，这些企业的产品可能存在电芯本身的问题。比如，电芯中杂质含量过高，不需要外部因素就可能产生电池内短路，导致电池热失控从而起火燃烧。
"电池的内短路不能忽视。"苏州宇量电池有限公司董事长毛焕宇说，"电池在设计和制造过程中有很多的机会会留下内短路的安全隐患，目前的技术还无法完全消除和防止出现内短路，也在事故发生之前无法探测到。尽管电池的内短路是小概率事件，但也不能忽视，一旦发生内短路将是灾难性的。
"毛焕宇说："内短路无法克服，但可以采取两个措施保障电池的安全，一是降低热失控的强度；二是设置热扩展屏障。"为了达到这个目的，苏州宇量电池有限公司探索出了自己的一套预防措施：通过化学方法控制来降低热失控电池的反应能量，设置热传递障碍等。
目前，电池安全越来越引起行业关注，国内不少机构和企业也都致力于研究电池系统的安全性。中国大通战略研究中心党委书记、镱铬化学物理研究所所长高幼银就曾向记者展示了他们关于电动大巴车电池系统安全的研究成果。他说，这套系统是在电池包中加入了一套消防子系统，里面有灭火控制装置，一旦电池包发生热失控，灭火系统会迅速启动，从而避免危害进一步扩大，确保电池系统安全。 这其中，锂动力电池的热管理系统的温度监测，是不可忽视的安全因素。热管理系统主要负责控制温度，确保电池一直处在一个合理的运行温度下。通常，热管理系统由整车控制器控制，在电池包温度异常时，通过空调系统进行及时散热或者加热，保证电池安全以及寿命。
这是因为，温度的升高对锂动力电池的日历寿命和循环寿命都有影响，锂动力电池温度升高，反应速度加快。相关研究表明，锂动力电池温度每升高10℃，其退化速度就增加1倍。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%。由此可见，温度对锂动力电池的循环寿命有很大的影响。所以，在锂动力电池的使用过程中，应尽量避免电池长期在高温条件下使用，尤其需要避免锂动力电池在高温条件下的高倍率充放电循环，这也是车用动力电池必须进行温度控制的一个主要原因。
