锂电池起火根源在于热失控吗？
来源：宝鄂实业
2019-08-09 12:09
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锂电池发生过热自燃的原因主要内因和外因。内因主要是电池的老化，外因主要有：穿刺、碰撞、短路、外部过热以及大功率放电和过充。
锂电池由正极、负极和只允许锂离子通过的隔膜构成。电池在工作中会放出热量，当升高到一定温度后隔膜会发生热闭合，令锂离子不能通过，隔绝电池正负极，停止反应，防止电池过热。
然而隔膜在超过一定温度后会发生破裂，失去保护作用。当外部热量导致隔膜破裂，或是穿刺、碰撞等物理破坏，甚至是因为老化负极形成的锂离子晶体刺破隔膜，都会导致隔膜无法隔绝正负极，电池就会发生内部短路。
电池因为内部短路，正负极大面积接触发生剧烈反应，放出大量的热量，并导致这个过程不断加剧，温度继续升高。
而锂电池使用的电解液在高温下并不稳定，除了在高温下会挥发形成气体导致电池膨胀破裂，加剧了内部短路之外，在到达一定温度之后会发生一系列分解反应，并且放出大量的热量，这些热量又会引起反应进一步加剧，最终产生自加热效果。
当一块锂电池因为各种原因发生内部短路，放出的热量可能会引起剩下电池的链式反应，最终导致大面积的热失控。
锂电池使用电解液是具有挥发性和可燃的有机溶剂，在热失控下会被点燃。最终呈现出来的正如几起Model S自燃事故中的，突然冒出大量的烟，在很短时间内燃起大火，并且难以灭火。
国家强制标准保证安全
既然锂电池存在问题，为了保证锂电池在乘用车辆上的安全使用，国家对于乘用车蓄电池与蓄电池包括系统国家建立了两套严格的强制标准，分别具有16项与10项安全测试项目，必须同时通过所有测试，符合两项国家标准的电动车辆才能上市与消费者见面。
所有的试验都是在电池充好电的情况下测试，其中有几个试验比较暴力，所长详细讲一讲，大家感受一下这份标准的严格程度。
针刺试验是使用直径6-8mm的钢针以25mm/s的速度垂直穿刺，并至少贯穿三个蓄电池，并且钢针停留在蓄电池中，观察一小时不能出现爆炸、燃烧、起火。
加热试验是以每分钟5摄氏度的速率升高到130度并保持30分钟，停止加热之后观察一小时不能出现爆炸、燃烧、起火。
温度循环试验是按照上表的温度和持续时间调节温度，循环5次，之后观察一小时，还是不能出现爆炸、燃烧、起火。
还有一个是外部火烧试验，用一个尺寸大于电池系统的点燃油盆，将电池直接暴露在火盆上方50厘米处，火焰直接燃烧电池70秒，然后盖上盖板隔板加了60秒或直接继续燃烧60秒。离开火源之后若电池有火苗需要2分钟之内熄灭。观察2小时，不能出现爆炸、燃烧、起火。
事实上经过这些严格的标准的测试，电动车动力电池自燃起火的概率并不比燃油车辆高，对于有实力的主机厂生产销售的纯电动车或者混合动力车辆，大家在安全性方面还是可以放心的。
不断提升的安全性能
除了电池本身国家强制标准的规定的安全性能，为了保证车辆的动力电池的安全，还有许多其他设备在保证其安全。
比如在2013年的特斯拉被穿刺电池燃烧之后，特斯拉重新设计了电池的外部保护的装置。
采用铝合金和钛金属的材料打造出一个偏转“盾牌”，既能防护正面的撞击，也能偏转一些溅射或者穿刺的物体，从外部很好的降低了电池被穿刺和撞击的概率。
还有一个避免电池过热的重要设备就是电源系统的电源管理BMS算法，有效的电源管理算法能够有效的避免过充情况的发生。因为电池电量不能被直接检测，只能通过电流电压估算，当电源管理策略因为天气等原因出错的情况下，很容易造成过充。
过充导致电池正极溶解、电解液被氧化分解，电池发热并且膨胀破裂，最终起火。
现在世界各地不同的团队都在研究更加先进有效的电源管理算法。一套优秀的电源管理算法不仅能够及时发现电池过充避免过热，还能够识别是否发生内短路，对车辆人员发出警告，引导人员快速逃离。
甚至能通过主动散热系统降低内短路部分温度，最终实现在热失控前控制温度。
当然还有一个办法就是使用主动温度控制的策略，采用液冷循环系统包裹电池组。不仅能很好的避免因为电池温度过高或者过低引起过充过放，还能令电池保持在适合的温度区间，令电池充电处于最佳温度，达到最好的快充的效果。
传统的锂电池隔膜使用单一的聚乙烯或者聚丙烯，在超过135度时就会出现隔膜破损，出现自燃的危险。新型的电池采用聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯复合隔膜，在更高温度依然能保持隔膜阻断功能。
除此之外，传统的电池中电解质在高温下分解，产生大量气体与热量，发生热失控。通过往电解质添加磷酸酯类阻燃剂，能够有效的中断反应，组织燃烧反应。
这些不同的措施还有很多，并且还在不断的根据用户反馈和测试结果不断改进。电动车的安全性并不会因为改变了动力系统而落后于燃油车。
作为未来的发展方向，有许多不同的公司、不同的技术团队在为电动车的安全性能不断的添砖加瓦。燃油车目前的安全性也是在不同的事故中总结改进的。未来随着电动车更加广泛的出现在我们生活之中，电动车的安全性必将得到更进一步提高。
电动车锂电池的安全性并不低，而且还在一步步提高。
作为新出现的一种车型，消费者对电动汽车用比燃油车更高的标准去要求无可厚非。同时我们应该用一种发展的眼光看待电动车，而不是用保守的眼光一味地批判。
有的人说他能想到的最差的车就是国产纯电动车。我对此只能说当汽车工业起步的时候没有相信汽车能取代马车。
特斯拉因为过于激进等原因，在安全方面其实一直表现不太良好，装载Model S的7000多颗18650电池，对于电源管理系统简直是噩梦。但是我们不能因此否定电动车，从目前市场上电动车电池安全技术已经远远超出这些18650电池组。
2019年新能源补贴下降对新能源汽车行业是个不好的消息，因为本身对于燃油车的价格优势不再明显。但是从另一个角度想这对于新能源汽车也能起到促进作用。
