什么叫电池的热失控呢？

电池温度到达一定时候电池就会有连锁的负反应，放热的反应，所以温度快速上升，最高的速度可以达到每秒钟温升接近1千度，所以它的速度是非常快的。

 

热失控是什么引起的呢？首先是电池过热了，刚才说了，电池热了才会热失控，过热的原因有各种各样的，有可能是电池包本身温度不均匀，有局部区域温度高，过充过放、外短路、内短路等等这些电的原因会放热，还有机械原因，比方进水、密封不好、碰撞等等。

 

下面我们看看最近这些事故的主体原因，我们认为是产品质量问题。产品质量问题就是指产品在设计、制造、验证、使用过程中没有严格遵守相关技术标准和规范。主要有三类，第一，电池产品测试验证不足；第二，车辆使用过程中可靠性变化；第三，充电安全管理技术有问题。下面我们来分析一下这几个方面。

 

首先，电池产品测试验证不足。由于补贴退坡的政策周期是一年一次，与产品的开发周期总体来看不是很匹配，比如说我们化学材料体系的改进一般要一年以上，但是因为企业跟着补贴的指挥棒走，盲目地追求高比能量，缩短了测试验证的时间。有时候为了缩短开发周期往往首选物理的改进方法，比如把电池活性材料增厚，隔膜减薄，这样电池比能量会上升，但是安全性能下降。

 

第二是电动电池测试验证的手段不完善，不能反映实车的使用条件，很大一部分企业并没有建立企业内部的电池安全测试标准，部分企业甚至就没有电池安全测试的能力，生产出来的质量也就是参差不齐的。

 

第三个原因就是刚才说到车辆使用老化过程中可靠性降低。比如说全生命周期中防水的效果不佳，一般我们电池的密封是要通过IP67标准，但是当车辆使用时间长了之后，密封就会变差，导致车辆进水，就会容易造成短路。还比如电池的激光焊接的接头，焊接点内部容易出现空隙，这些空隙就会带来阻抗增加，进而发热导致高温点，引起热失控。还有就是电池系统和充电机高压电器老化，比如我们充电时候的接触器经常开断，有时候就会拉弧，造成高温和接触器表面的这种烧损或者粘连，会短路、会发热，这些都是热失控的原因。

 

第四个原因就是充电，充电过程中数据通讯不规范，BMS的厂商和充电机的厂商没有严格的地执行新颁布的国家标准。充电的功能安全，按道理我们的电池管理系统关于充电是有很好的断电功能的，充到什么时候都是由电池管理系统控制的，我们目前并没有严格执行功能安全的规范，就是ISO26262这个规范，目前并没有完全地贯彻落实这个规范，这也是我们没有遵守规范的原因导致的。不严格执行充电安全的相关标准，比如说我们充电继电器的粘连应该有诊断功能，但有的为了节省成本就没有。电池管理系统与充电桩没有装备合格的绝缘检测装置，车辆与充电桩形成的充电回路没有满足标准要求的绝缘电压、爬电距离、过载、IP等级、插拔力、锁止、温升、雷击等各项指标要求，BMS未严格遵守充电引导的规范。为什么说是质量问题？就是我们在设计、制造、使用、验证各个环节，没有严格的遵守标准和规范，当然我们也缺少一些，比如说我们的安全年检，这是缺少的，但这不是企业的事，这是政府要做的事情。

 

高比能量电池面临更严峻的安全技术挑战，所以我下面说一下这方面的问题。

 

根据中国新能源汽车动力电池比能量发展的趋势，我们很快就会向300瓦时/公斤的高比能量电池迈进，很快这些产品就会进入市场，就是所谓的高镍三元811电池很快就会进入市场，这些高比能量的电池会比原先的这些相对低的比能量的电池所面临的安全技术的要求会更高。在这方面，我们清华大学专门建了电池安全实验室开展相关的基础研究和技术开发，在这里给大家简单地介绍一下研发结果，供大家参考。

 

目前清华大学电池安全实验室跟国内外企业和研究机构开展了广泛地合作，包括宝马、奔驰、日产等大公司。

 

研究重点是在热失控的三个方面，一是热失控的诱因，包括热、电、机械的原因。二是热失控发生的机理究竟是什么，从而在材料设计层面加以防护。三是热蔓延，一旦单体电池防止不了热失控，就得有二次防护手段，就是在系统层面要切断热失控的蔓延，只要切断蔓延就可以防止事故。我们对高比能量电池的热失控控制，不仅靠材料本身，还要从系统层面来进行。

 

首先是关于热失控的发生机理与抑制。我们从两个实验手段上开展，一个是从事材料热稳定性研究的差示扫描量热仪，一个是电池单体热失控测量的加速量热仪。

 

高比能量电池热失控的几个特征温度。一般来说，当电池温度升高到一定程度，电池就会自产热，我们把这个温度叫T1，产热发生到一定程度无法抑制，热失控触发，叫T2，最后温度上升到最高点我们叫T3。热失控机理不清楚的主要是发生在T2到T3阶段。一般认为是内短路造成的，对常规电池的确是这样，但是我们在研究中发现对高比能量不完全是这样。我们发现没有内短路，照样有热失控。这是因为高比能量电池的耐高温新型隔膜到200度以上没有变化，电解液基本完全蒸发了，但在230-250度时，正极材料相变放出的氧与负极反应产生了放热高峰。

 

另外我们看一下各种不同镍含量的三元锂离子电池的差异。811电池跟现在常用的622或者532相比， 811的放热峰明显的都比其它高很多，表明811的热稳定性较差。经过分析我们得到的初步结论是，高镍正极对全电池安全有较大的影响，硅炭负极对安全在初期影响不大，但是在循环衰减后影响比较大。