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高能量密度電池背鍋？

事實上，如何在高能量密度和提高安全性之間取得平衡，一直是行業(yè)關(guān)心的話題和亟待解決的難題。有數(shù)據(jù)顯示，自燃事故中大部分事故車輛搭載的三元鋰電池主要為523體系，未來隨著811（正極材料用80％的鎳、10％的鈷和10％的錳）高鎳體系動力電池的應(yīng)用，或?qū)砀箫L(fēng)險。

判斷依據(jù)在于，相對而言，811高鎳材料在能量密度上具有一定優(yōu)勢，但其在材料穩(wěn)定性、循環(huán)壽命等方面并不具優(yōu)勢。

不僅如此，關(guān)于鋰離子動力電池的安全性問題，王子冬補(bǔ)充道，鋰離子動力電池（尤其是如今大規(guī)模采用的811三元鋰電池）電芯材料的化學(xué)性質(zhì)比較活躍，對于溫度非常敏感，簡而言之，就是怕熱、怕冷，也怕“深放”。

首先，如今普遍采用的高能量密度的三元鋰電池電芯內(nèi)的電解液屬于易燃物，在高溫條件下，三元材料會析出氧氣，這就意味著即便將三元鋰電池放置在一個完全隔絕氧氣的真空環(huán)境中，一旦出現(xiàn)異常高溫，電池仍然可能會自燃，而且靠目前的技術(shù)手段（與氧氣隔絕）很難將其撲滅，只能任其“自生自滅”。

其次，在低溫環(huán)境下，電芯內(nèi)部的鋰離子會析出成為金屬態(tài)，一方面導(dǎo)致電芯容量減少，另一方面析出的金屬態(tài)鋰會聚集鍍在電芯負(fù)極表面形成鋰枝晶。一旦枝晶刺破隔膜連接電芯的正負(fù)極，就會導(dǎo)致短路產(chǎn)生危險。

而以三元材料作為正極材料的動力電池，如果長時間放置，沒有充放電的話，電池自身的容量也會受到影響。這是因為三元材料屬于人工合成的化學(xué)物質(zhì)，它自身的化學(xué)鍵并不穩(wěn)固，如果長時間放置，自身就會發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致容量下降。

熱失控的誘因與過程

之前有不少報道說純電動汽車自燃是由于動力電池組發(fā)生了熱失控導(dǎo)致的，但是在這里需要明確的是，熱失控是動力電池組產(chǎn)生問題的現(xiàn)象，而并非是問題的真正原因。我們所說的熱失控是電芯內(nèi)部產(chǎn)生了不可控制的溫度升高，但是電芯內(nèi)部如何發(fā)生的溫度升高？什么時間發(fā)生的？目前我們還沒有完全摸透它的規(guī)律。

這一方面是由于純電動汽車自燃是偶發(fā)性的，且之后“案發(fā)現(xiàn)場”往往損毀嚴(yán)重；另一方面，動力電池的自燃無法通過技術(shù)手段進(jìn)行“復(fù)盤”。加之目前我們對于鋰離子電池的化學(xué)性質(zhì)尚缺乏科學(xué)系統(tǒng)的研究和認(rèn)知，因此目前發(fā)生的很多純電動汽車自燃事故，最后的調(diào)查結(jié)果往往難以令人滿意。

從已知的引發(fā)熱失控的原因來看，大體可以分為外部原因和內(nèi)部原因。外部原因如底盤的撞擊、擠壓、浸水等都是比較常見的；內(nèi)部原因如電池的過充、過放，電池老化、枝晶等現(xiàn)象，也被認(rèn)為是今年多起自燃事件的“元兇”。

對于熱失控的過程，我們可以分三個階段來看：

第一階段是熱積累的階段，在這個階段，電芯的內(nèi)部因為上述的各種原因異常發(fā)熱，導(dǎo)致電芯內(nèi)部的SEI膜、隔膜分解，而隨著SEI膜、隔膜的分解，電芯內(nèi)部則會加速升溫過程。如果能在這個階段及時發(fā)現(xiàn)異常，無論是對于避免熱失控還是人員逃生來說，都是一個最好的時機(jī)。

第二階段是熱失控階段，隨著電芯內(nèi)溫度不斷升高，最終導(dǎo)致了大規(guī)模的短路，電芯內(nèi)的電解液開始燃燒，導(dǎo)致單體電芯完全燃燒。而電芯在電池包內(nèi)是緊密排布的，一旦一節(jié)電芯失控燃燒，則會迅速引燃其它電芯。至此，電池的燃燒基本就進(jìn)入了不可逆的熱失控狀態(tài)。

第三階段往往就是我們在一些電動車自燃事故視頻中看到的場景了。大量電芯被引燃，電池包為防止爆炸開始泄壓，大量氣體從車輛底部噴出，有時還會伴隨著火焰。大火會持續(xù)燃燒，直至整個電池組、車輛燃燒殆盡。

電池管理系統(tǒng)失職？

也有人在質(zhì)疑是否是由于電池組的BMS（電池管理系統(tǒng)）的“失職”，沒有及時監(jiān)控到電池組的問題并采取措施，導(dǎo)致了問題的發(fā)生？就此觀點，王子冬說到，BMS監(jiān)測的是“外部的敵人”，對于電芯內(nèi)部發(fā)生的問題很難做到提前發(fā)現(xiàn)。

我們知道，BMS可以監(jiān)測整個電池組，包括電芯的電壓、電流，以及部分電芯的溫度，防止過充或過放，確保電池組的健康運轉(zhuǎn)。然而對于隱藏在電芯內(nèi)部的健康問題，BMS卻有些力不從心。并且一旦外部檢測到電芯的溫度異常，很有可能內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了“熱失控”，屆時即便切斷整個電池組的電源也無濟(jì)于事。

充電可能是誘因

雖然從數(shù)據(jù)來看，充電狀態(tài)下燃燒比例最少，電池原因最多。但王子冬指出，目前已經(jīng)發(fā)生的純電動汽車自燃的事故中，有一半以上的車型都是剛充完電不久，或者正在充電，充電過程很有可能是導(dǎo)致純電動汽車自燃的一個誘因。

對此，充電樁運營商星星充電有不同的看法。星星充電集團(tuán)運維總經(jīng)理李宏慶表示，根據(jù)清華大學(xué)汽車工程系歐陽明高教授2018年公開的意見，充電過程中自燃的原因主要是電池產(chǎn)品測試驗證不足；車輛使用過程中可靠性惡化；充電安全管理技術(shù)水平低下；電池系統(tǒng)熱蔓延抑制技術(shù)水平有限等原因。

李宏慶認(rèn)為，充電過程中的電流是樁端根據(jù)車端需求綜合判斷后輸出的，國標(biāo)要求以及企業(yè)設(shè)備實施上都對樁端電流的輸出有多重控制機(jī)制，可以確保輸出電流小于等于車端需求電流。

不過，并不是所有的充電樁企都可以這么自信。據(jù)央視新聞報道，近日，廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院首次公布了電動汽車充電樁產(chǎn)品風(fēng)險監(jiān)測結(jié)果。結(jié)果顯示，70%的檢測樣品都存在安全隱患。這次風(fēng)險監(jiān)測共采集9家生產(chǎn)企業(yè)的10批次電動汽車充電樁產(chǎn)品，其中7批次不符合國標(biāo)要求。風(fēng)險監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，樣品中共出現(xiàn)四個檢測項目不符合國標(biāo)要求，甚至有1批次樣品3個檢測項目項均不符合國標(biāo)。

不合格的原因也是“五花八門”，包括充電樁輸出電壓普遍過高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出家用220V電壓，不具備專業(yè)電工常識的人操作會有觸電風(fēng)險；70%的樣品不符合防觸電國標(biāo)，主要問題包括金屬材料不接地、發(fā)生故障沒有警示等；充電槍電子鎖沒有可靠鎖緊，槍頭會帶電，使用者在插、拔時易發(fā)生危險；充電樁零部件防銹性能差，水汽與導(dǎo)電部件接觸，會導(dǎo)致腐蝕或外部導(dǎo)電等。

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我們看到一臺電動車自燃時，往往只是把責(zé)任歸咎于造車的主機(jī)廠，而實際上，電池能否安全穩(wěn)定的使用，與每一次的充放電都息息相關(guān)。多項試驗證明，頻繁的過充過放會導(dǎo)致電池的熱穩(wěn)定性變差，給電動車埋下自燃的種子。