锂电池汽车着火通常发生的原因是什么？
来源：宝鄂实业
2019-09-10 16:20
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1）充电过程中燃烧；2）电池行驶或放置过程中发生的燃烧；3）汽车事故引发的燃烧；4）涉水引发的燃烧。这四种场景中，充电过程中的燃烧是最为常见的。
锂电池汽车着火原因可以概括为以下三类：
事实上，虽然目前市场上新能源汽车主要以纯电动和混合动力汽车为主，燃料电池汽车较为少见，但并不代表国家不重视这一领域。特别是近几年各地电动车都受到补贴退坡影响时，燃料电池汽车不仅没有受影响，还得到了各地政府额外的政策支持。按照2018年的政策，乘用车、轻型客车和货车、大中型客车和中重型货车单车补贴上限分别为20万、30万、50万，而且补贴在2020年前都不会退坡。
那么氢燃料电池具有哪些优势呢？如果说锂电池是一种储能装置，那么氢燃料电池本身就是一个发电装置，像发电厂一样直接把化学能转化为电能。传统的柴油机、内燃机热功率的效率只有30-40%，氢燃料的电化学反应，效率能达到70%，能量转化效率极高。而按照美国能源局的报告，氢燃料电池能量密度能达到汽油、柴油的3倍，锂电的10倍。所以用在汽车上，就意味着更能满足人们的用车需求。在去年的国际客运交通装备与技术展览会上，氢燃料电池大客车首次亮相天津。申龙客车技术研究院陈龙说，与纯电动汽车相比，氢燃料电池汽车续航里程更长，更适合寒冷季节使用，有助提高新能源大客车的运营效率。
“以往锂电池就是充电，这款车是加气，运营效率高，加气时间3-5分钟，加一次氢可以跑400公里左右，可以往返北京一趟。 ”
不过啊，一谈到氢气有些人就联想到了“氢气会燃烧也会爆炸”，是不是安全？事实上氢要发生爆炸并不是非常容易，国外燃料汽车的使用经验已经表明，氢气的安全性是有保证的。因为泄露的氢气会很快上升、扩散，使其浓度难以达到爆炸所需浓度，而且其爆炸能量是常见燃气中最低的，仅为汽油的1/22。所以，氢气的危险程度其实远小于汽油。广顺新能源动力科技有限公司总经理吴永辉说：
“氢和氧混合的燃爆点是车上是不可能出现的，因为车上没有纯氧的存在，是通过空气里的氧气通过空压机来供氧，就是说再怎么聚集也达不到燃爆点，危险燃爆的可能性不大。剩下就是车发生碰撞，氢气罐裂了、漏了，但是由于氢气非常轻，释放能量非常快，燃烧也是垂直向上的，瞬间的燃烧掉了，形成不了爆炸。”
（1）机械电气问题，如碰撞、穿刺、浸水、引燃等。碰撞会导致锂电池内部结构损坏或外壳破损，严重情况下会导致锂电池的电极暴露在空气中；穿刺会导致隔膜破损，导致内部短路；浸水后若水进入电池，会与锂发生剧烈的化学反应。
（2）电化学和产品质量问题，比如过充过放、过热、内部短路。过充过放容易造成膨胀鼓包、电极析锂刺破隔膜等；过热可能由于热管理失效引起，短时间内电池释放大量热量导致热失控；内部短路则是由于内部结构破损引起。
（3）厂商和消费者的问题，如厂商为了减少成本，降低生产安全要求，偷工减料，防护措施不到位，或是为了追求补贴，缩短电池产品测试验证时间，技术验证周期偏短导致了技术验证不足、工程解决方案不成熟。而消费者私自改装，使用和保养不当，也会增加电池着火风险。
（1）高安全性的固态电池技术：固态电池最大优点是电解质为固体，没有漏液、挥发、膨胀的风险，其高机械强度能够阻止锂枝晶穿透造成内部短路，并且可以将负极的锂与空气隔绝，可以大幅提高安全性能，从而解决锂电自燃问题。
（2）提高BMS，热管理系统水平：通过持续性提高BMS水平可以解决电池过充过放问题，改进热管理系统可以解决电池过热问题，从而解决锂电自燃问题。例如增加电池的监控传感器，空冷系统改为水冷等。
（3）加强产品监管和追责力度：加强电池产品、汽车产品出厂安全检测，提高事故追责力度可以大幅降低厂商生产方面的问题。尽可能杜绝锂电自燃问题。
综上，未来固态电池技术能否解决当前电池着火的问题，要取决于技术水平、厂家品控、监管力度等各方面因素。
氢燃料电池方面，人们质疑35/70MPa的储气罐爆炸是因为相关知识匮乏，对氢燃料当前的技术水平、产业标准、性能指标没有明确的认识。下面大体介绍下氢燃料电池在安全方面的现状：
（1）产业标准：在车载储氢系统领域内，早已存在各种标准，包括我国的国标、ISO标准、美国SAE标准、日本JIS标准等。标准中不仅定义了压力数据，同时也规范了安全性能（具体安全性能包括应力、腐蚀、泄漏、震动等规范及实验方式），在标准层面已经保证了安全。
（2）阀门自动控制系统：氢燃料电池汽车使用的氢气浓度比为99.99%，远高于遇明火爆炸的4.0-75.6%浓度比，如果遭遇来自外界的明火燃烧，系统则会自动关闭多级阀体。当车载检测系统侦测到储氢罐或管路出现氢燃料泄漏，控制系统会即刻关闭氢气输出，避免与氧气混合，确保不会自燃。
（3）储氢罐结构设计及应急处理系统：储氢罐本身也有着很高的强度，以丰田Mirai为例，储气罐由三层结构组成，最内层材料是高强度聚合物，中层是强化碳纤维和高强度聚合物的混合材料，外层是玻璃纤维和高强度聚合物的混合材料，静止状态下不会由罐壁泄露氢气，即使受到枪击被贯穿之后也能保持瓶体结构，使氢气泻出而不爆炸；在车辆着火的时候，一个叫易熔塞的阀门会受热熔化，强制性地按照一定速度排出氢气。
由于氢气有快速逃逸的特性，泄压后就不易燃烧或爆炸。因此有业内人士提出，在极端汽车碰撞冲击情况下，可以通过监控关键部件加速度等指标，通过系统确认发生碰撞之后开启泄压阀释放氢气、降低气罐压力来避免爆炸。目前来看，实现量产的氢燃料电池安全技术成熟，使用安全有保障。丰田mirai工程师在访谈中甚至公开保证，丰田氢燃料电池汽车在时速80公里碰撞，气罐绝对不会爆炸。
通过以上分析可知，锂电着火不是技术问题，而是与厂家的品控和设计缺陷有关，例如，宁德时代、比亚迪电池两者在市场占比达60%以上，却很少听到电池着火事故发生（哪些电池会着火这里不点名）。下一代固态电池技术安全性会大幅提高，基本会消除锂电自燃现象。
相比之下，氢燃料电池安全技术已经成熟，全世界已经有数千辆日本丰田未来的乘用车在路上运营，大部分分布在美国和日本市场。就目前来看，这款车型还没有收到一例因为氢气爆炸恶性事故发生的信息，对比特斯拉刚上路面时频频发生着火事故的情况，推测丰田mirai的安全性达到安全使用要求，至少与燃油车一样安全，甚至更安全。
