易车原创相信大家都有着这样的感觉,近些年来我们身边的新能源汽车越来越多、也越来越常见,我们身边会有各种各样新能源车车主,甚至于很多朋友自己也是,不管是基于政策、还是用车成本等方面考虑,新能源车的保有量快速增加都是必然趋势,但随着新能源汽车自燃等事情的发生越来越多,对于其存在的安全隐患,不少车主都表示了或多或少的担心,那么自燃究竟是如何发生的,其发生风险如何降低,发生了又该如何解决呢?
最近这些年来新能源车自燃消息不断,而且呈现愈演愈烈的趋势,现在我们就来细数几个因其起火造成较大影响的自燃事件。
特斯拉ModelS撞树起火自燃、司机死亡
年2月24日,一辆特斯拉ModelS在佛罗里达州路失控撞树,导致车辆起火,随后汽车很快就被火焰吞没,在刚撞树的时候司机无恙,但起火后车门无法打开,驾驶员被困车内无法脱身酿成惨剧,而这辆ModelS事后还出现了反复起火的情况。
年4月21日晚上20时32分,一辆电动汽车在上海市徐汇区文定路某小区的地下停车场发生自燃引发火灾,起火点位于地下停车场负一层,根据录像显示,一开始车底发生自燃起火,后来火势逐渐扩大,在旁边的车辆也别波及严重烧毁,现场无人员伤亡。
共享电动汽车起火自燃
年9月5日,在珠海的一辆电动汽车车体燃起熊熊烈火,被迅速被大火吞噬,而旁边的电动汽车后受到波及后车尾处开始燃烧,据了解,事发车辆均来自某共享汽车公司,现场无人员伤亡。
年4月6日,江西新余一新能源车4S店门口,一辆电动汽车在充电过程中突然爆燃起火,坐在车内的驾驶员发现后立即逃离报警,消防人员赶到,约半小时的紧张扑救后,现场火势被完全扑灭。
新疆阿克苏地区自燃现场图
年5月4日中午13时许,在新疆阿克苏上海路金州万象城小区内,一辆电动汽车发生自燃,阿克苏消防救援支队出动3辆消防车8名消防指战员紧急赶到现场,消防人员利用水枪很快扑灭明火,可惜着火后的电动汽车只剩车架,现场无人员伤亡。
电动汽车充电自燃波及旁边车辆
5月8日14时23分,广东东莞市塘厦镇一充电站,一电动汽车充电时底部瞬间冒出大量黑色浓烟,随之起火,引燃旁边停放的一台电动货车,由于现场风力较大,导致另外两台电动汽车也被引燃,现场浓烟滚滚,并伴随爆炸,此次事故四台车被烧毁,其中三台车被烧成空壳,所幸未造成人员伤亡。
理想ONE自燃
5月8日,湖南长沙,一台增程式电动汽车在马路发生了引擎舱冒烟的情况,随后引起自燃,从现场视频看前机舱火势燃烧迅猛,车辆前部被烧的面目全非。
深圳一电动货车追尾起火自燃司机死亡
5月26日,深圳福田区福田街道皇岗路与莲科路交界处发生一起交通事故,一辆电动小货车追尾一辆校车,小货车起火,事故导致小货车驾驶人当场死亡,事故原因正进一步调查中。
从这一桩桩一件件触目惊心的自燃事件中可以看出,新能源车的安全问题已经影响到了人们的正常生活,如果不加以重视,会给社会秩序和人民群众生命财产安全造成巨大隐患,那么这些看起来非常恐怖的自燃事件究竟可能是由什么原因引起的呢?
动力电池短路
电池短路并不是一个新名词,其由于动力电池的正负极发生了直接接触造成非正常通路,产生非常大的电流、产生很多热能,究其原因,可能是由于电极的表面毛刺等刺破了隔膜引起正负两极直接接触,也可能是在使用过程中因散热问题导致电池过热或隔膜融化而产生,电池短路还可能引起火灾,威胁财产和生命安全,造成严重的安全隐患,电动汽车自燃事件有很多跟动力电池短路有着直接的关系。
电池过充以及可能失效的BMS
当然,在电池充满电后没有及时停止导致过充也是会造成可能发生自燃的一个因素,究其原因,如果BMS内部出现问题,比如采样线发生问题,可导致采样电压不准,继电器损坏或导致无法断开,此类情况下过充电可能导致电池内压升高,产生大量气体并有爆炸的隐患。电池管理系统虽然可以提供过充保护的功能,但稳定性目前并不能说十分成熟,一旦过充且BMS无法发挥作用就可能有起火甚至爆炸的情况发生。
BMS失效也可能导致热失控
因此对于电动汽车的安全而言,单靠电池管理系统还是有着一定的风险性,因此,工程师们对电芯还是进行了物理层面的保护,比如电芯的过流保护阀,其属于硬件控制的范畴,加上BMS在软件层面的防护,就好像给电池加上了一把双保险,安全性方面会有所提升。当然受制于成本,有些厂家可能并没有这么做,这也在一定程度上增加了安全隐患。
电池组内部散热设计不好带来的热失控
除了现在推出的CTP无模组技术之外,常规的电池组大都由电池单体、模组以及外部电池包等多部分构成,其内部设计的结构还是比较复杂的。在电池组的充电及工作过程中,除了电芯自身发出的热量,还有来自于外部环境—也就是电芯所在的动力电池系统产生的热量。
系统在不同的应用工况下,会产生大量的热能,这些热能聚集在狭小的电池箱体内,如果散热系统的设计有问题或者其运行出现问题导致热量无法及时散出,除了会影响系统内的电池寿命之外,严重的情况下甚至会出现热失控,导致电芯起火爆炸的现象发生。
在行驶中碰到的X因素对电池的侵害
遭遇追尾等外力引发的起火自燃
上面我们说到了一些静态的部分,当然在车辆行驶中遭遇外因的侵害也有可能导致自燃现象的发生,比如说当行驶中发生与树、车辆等的碰撞后,巨大的冲击力会导致车辆产生形变,这样巨大的作用力一旦施加向车辆的动力电池,就有可能对电池组的结构产生挤压,从而使电池组发生形变,在形变的过程中电池内部会有短路的风险,一旦由短路造成冒烟、燃烧甚至于爆炸,将可能对车辆、驾驶者以及周边人群造成难以挽回的伤害。
除此之外,还有可能碰到针刺伤害,即对电池包的一个固定的较小区域造成冲击,相信我们小时候都接触过压力和压强,其原理就如一根针与一个木棍扎手指,针的受力面积虽小,但在单位面积内却可以造成更大的伤害,比如说在行驶过程中受到路面小石头的击打、过减速坎、坑洼地对底盘及电池组造成的冲击,造成对电池内部的损坏,从而造成我们上面已经说过的危害。
完全的外因
或因外因而引发的北京蟹岛自燃事件
比如受到别的车辆自燃而波及燃烧,或者有些人点燃柳絮等引起的车辆着火,这些虽然可能性比较小,但确实也有真实的案例发生。
随着新能源汽车保有量越来越多,未来这些可能的隐患或许仍然不可避免,那么应该如何尽量去远离自燃、保障自身安全,从国家乃至我们自身的层面,面对自燃又该如何去做呢?
技术升级一味堆续航里程或成过去?
前面我们已经说过,电池组内部的结构及设计比较复杂,再加上圆柱、方形、软包等不同标准,则更加增加了其设计上的复杂性。就圆柱电池来说,其发展时间最长、技术相对成熟、标准比较完善、各个电芯之间空间较大、在散热方面会有优势,但是也由于其空间相隔较大,对于整体能量密度的提升会有一定影响,即使诸如其他的方形、软包等封装形式,也脱离不了电芯-模组-电池包的组成形式,据相关数据统计,传统动力电池到模组利用率80%,模组到电池包只剩50%,因此电池包留给电池的空间只占整个利用率40%,电池所占的空间利用率即行话所说的体积比能量密度并不高,这点令人惊讶。
比亚迪、宁德时代等都推出了无模组技术电池组
而现在随着技术的发展,无模组等技术相继出现,何为无模组,简而言之就是去掉“中间商”,以电池单体直接与电池包相连,从而提升电池组内部的空间利用率,继而在有效的空间内达到能量密度的提升。目前比亚迪与宁德时代已经相继推出GTCP与TCP无模组技术,比亚迪的无模组技术应用在其新推出的“刀片电池”之上,其使用目前已经趋于弱势的磷酸铁锂材质,通过对于电池结构的改变,将电芯进行扁平化设计,将多个长单体电池集合成电池阵列,就像将薄薄的刀片集成排列,长电池单体的容量更大,而扁平的排列极大程度较少了空间的浪费,使得电池组整体的质量和体积上更加紧凑,进而提升电池组整体的容量,在这样的情况下,即使是能量密度低的磷酸铁锂电池也能达到km的续航,与主流的三元锂电池比肩。
而对于三元锂电池而言,之前过度追求能量密度和续航里程的提升,以三元锂电池而言其正极三元材料的配比已经由原先的的各占三分之一提升了目前最高的8:1:1,三种材料的严重失衡,对于高镍的需求使得其在能量密度快速提升的同时电池稳定性、安全性方面有了巨大的隐患,那如果能够提升电池占整个电池组的比例,采用诸如无模组等技术,在目前相同的空间内提升空间利用率,那么即使不用的配比,将镍盐的比例降低,或也能达到目前的能量密度和续航里程。
未来对于电池的升级和创新是重中之重
此外,中科院院士欧阳明高在接受笔者采访时在提到未来动力电池的发展时,提到了三个方向,其一是材料和体系的升级,比如由有机可燃的材料升级到无机不可燃的固态材料,其次则是以智能制造智能控制为代表的智慧电池,第三是设计和产品工程方面进行创新,这三点也都可以成为未来可以突破的方向。
对于未来动力电池的发展,电源协会秘书长刘彦龙也发表了自己的看法,他认为首先要尽可能优先选择安全性高的材料,尽量避免使用容易出现绝缘失效、热失控或燃烧起火的材料,比如更安全的磷酸铁锂材料,比如加入阻燃电解液添加剂等;其次,如果无法实行以上原则就需制定保护措施,减少或消除危险发生的可能,比如在锂离子电池单体和电池系统方面采取各种防护措施,确保在进行过充放电、短路、加热、温度循环和挤压试验时,不起火、不爆炸,通过安全测试。
国家队出手5分钟逃生时间内不起火不爆炸?
电动汽车安全是消费者