淺析新能源汽車電池安全問題的現(xiàn)狀及對策

摘要：隨著近年來新能源汽車的崛起，越來越多消費(fèi)者選購了新能源汽車，自燃事故的現(xiàn)象也就多了起來，嚴(yán)重影響電動(dòng)汽車的普及和推廣，根據(jù)公開資料整理了2020年國內(nèi)新能源汽車自燃、起火等事故，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年（1-12月）國內(nèi)有報(bào)道的自燃起火事故共61起。事故原因大部分是因?yàn)閯?dòng)力電池問題導(dǎo)致。相較于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車的大容量動(dòng)力電池，在過充、過熱、內(nèi)短路、外短路、機(jī)械觸發(fā)等因素下，容易誘發(fā)熱失控，而且起火后撲救難度大，復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)高。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，安全問題已經(jīng)成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，必須引起相關(guān)部門以及行業(yè)的重視。

關(guān)鍵字： 電池安全;熱失控;預(yù)警

一、引言

動(dòng)力電池作為新能源汽車的核心，在新能源備受關(guān)注的當(dāng)下，自然也享受到人們的“特殊關(guān)照”。但是，根據(jù)調(diào)查顯示目前制約我國新能源汽車發(fā)展的主要因素也是電池技術(shù)。某網(wǎng)站的數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)70.3%的消費(fèi)者之所以不選擇新能源車，其主要原因是因?yàn)檎J(rèn)為電池技術(shù)不成熟，而且新能源車頻繁自燃所產(chǎn)生的不信任造成的。因此，可以說電池技術(shù)的發(fā)展直接影響到新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、新能源汽車電池安全問題現(xiàn)狀

1、新能源汽車企業(yè)為了提高續(xù)航在設(shè)計(jì)上存在缺陷

（1）為了提升續(xù)航里程，當(dāng)前的純電動(dòng)車大都將動(dòng)力電池布置在底板下方，電池面積大，幾乎覆蓋整個(gè)底板，其周邊到車身邊緣的距離通常不會(huì)很大，因此在碰撞或托底時(shí)容易被擠壓。

（2）近年來電池單體的能量密度提升過快，伴隨的就是電芯穩(wěn)定性的降低，在機(jī)械載荷下發(fā)生熱失控的風(fēng)險(xiǎn)加大。因?yàn)檠a(bǔ)貼政策對動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度有要求，為提升整包能量密度，國內(nèi)的純電動(dòng)汽車傾向于將電池包殼體結(jié)構(gòu)做的盡量輕巧，導(dǎo)致對內(nèi)部模組和高壓器件的防護(hù)不足。

2、動(dòng)力電池產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題

（1）動(dòng)力電池測試驗(yàn)證手段不完善，不能反映實(shí)車使用條件，很大一部分企業(yè)并沒有建立企業(yè)內(nèi)部的電池安全測試標(biāo)準(zhǔn)，部分企業(yè)甚至就沒有電池安全測試的能力，生產(chǎn)出來的質(zhì)量也就是參差不齊的。

（2）車輛使用老化過程中可靠性降低。造成降低的因素有以下幾點(diǎn)：a：全生命周期中防水的效果不佳，一般電池的密封是要通過IP67標(biāo)準(zhǔn)，但是當(dāng)車輛使用時(shí)間長了之后，密封就會(huì)變差，導(dǎo)致車輛進(jìn)水，就會(huì)容易造成短路;b：電池的激光焊接的接頭，焊接點(diǎn)內(nèi)部容易出現(xiàn)空隙，這些空隙就會(huì)帶來阻抗增加，進(jìn)而發(fā)熱導(dǎo)致高溫點(diǎn)，引起熱失控;c：電池系統(tǒng)和充電機(jī)高壓電器老化;d：充電時(shí)候的接觸器經(jīng)常開斷，有時(shí)候就會(huì)拉弧，造成高溫和接觸器表面的這種燒損或者粘連，會(huì)短路、會(huì)發(fā)熱，這些都是熱失控的原因。

（3）充電過程中數(shù)據(jù)通訊不規(guī)范，BMS的廠商和充電機(jī)的廠商沒有嚴(yán)格的執(zhí)行新頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)。不嚴(yán)格執(zhí)行充電安全的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的例子有很多，例如充電繼電器的粘連應(yīng)該有診斷功能，但有企業(yè)為了節(jié)省成本就沒有。再有就是由于技術(shù)問題導(dǎo)致的電池過充，通過測試分析出了過充熱失控機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，通過熱電耦合模型來預(yù)測電池過充熱失控的表現(xiàn)。過充事故一般是微過充，比如電池的不一致性導(dǎo)致的，因?yàn)椴灰恢?，充電過程中有的地方已經(jīng)充滿了，有的地方還沒有充滿，就會(huì)導(dǎo)致有一些充滿的電池微過充，接著就會(huì)在負(fù)極材料上析鋰，產(chǎn)生鋰枝晶，就是所謂的析鋰，導(dǎo)致安全性變差，導(dǎo)致短路。

三、新能源汽車電池安全問題的對策

1、從技術(shù)上對過充問題的解決

通過BMS、充電機(jī)、VCU保護(hù)，最簡單的是通過BMS來保護(hù)，如果BMS不起作用還可以通過充電機(jī)來保護(hù)，還可以通過整車VCU來介入。關(guān)于過充的問題，從技術(shù)上來解決的話是比較容易解決的，而且效果也比較明顯。

2、從技術(shù)上對過熱問題的解決

在充電過程中，由于電芯本體的過熱或者連接阻抗過大導(dǎo)致的過熱也會(huì)引起熱失控。關(guān)于過熱的問題主要從兩個(gè)方面來解決，一是減小電芯的密度、減小連接阻抗，這從本質(zhì)上去降低風(fēng)險(xiǎn);第二個(gè)是加強(qiáng)散熱，在充電過程中能采取更有效的散熱措施，比如說通過加強(qiáng)風(fēng)冷或液冷的措施，可以降低充電過程中熱失控的可能性，還有溫度采樣的問題，溫度采樣要準(zhǔn)確，怎么樣有效可靠地采樣出溫度點(diǎn)，這可能要跟熱仿真和實(shí)際測試結(jié)果做一下匹配。

3、從政策上對電動(dòng)車領(lǐng)域安全問題的對策

2020年5月12日，《電動(dòng)汽車安全要求》《電動(dòng)客車安全要求》《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》等三項(xiàng)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，并于2021年1月1日起實(shí)施。這是我國電動(dòng)汽車領(lǐng)域的首批強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。專家指出，在當(dāng)前技術(shù)條件下，沒有絕對安全的電池，但可以通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及建立不斷提升的標(biāo)準(zhǔn)來保障新能源汽車安全性，以此確保我國新能源汽車行業(yè)良性有序的發(fā)展。

四、總結(jié)與展望

從整體上來看，新能源車的電池技術(shù)在這幾年得到了極大的提升，我們有理由相信，在未來會(huì)有更強(qiáng)大的技術(shù)出現(xiàn)。而隨著電池技術(shù)的升級(jí)，電動(dòng)汽車使用的里程焦慮將會(huì)基本得到消除，用戶的整體用車成本也將會(huì)降低。我們也希望電池技術(shù)能夠讓整個(gè)電動(dòng)車時(shí)代加速到來。

參考文獻(xiàn)

[1]新能源汽車動(dòng)力電池安全問題分析及解決思路 中國電動(dòng)汽車百人會(huì)

[2]動(dòng)力電池10大安全問題及解決思路 動(dòng)力電池?zé)崾Э丶夹g(shù)研究

【作者簡介】李碧野（1986.07），男，籍貫 吉林省舒蘭市，工作單位 長春市鑫禹汽車維修公司 維修技師。研究方向 新能源汽車技術(shù)。

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