隨著新能源汽車的普及,新能源汽車自燃事件也在逐漸增長。據(jù)不完全統(tǒng)計,2018年以來,新能源汽車自燃或爆炸問題已發(fā)生近50起。這引起了全社會對電動汽車電池安全的高度關(guān)注,并進一步加深了對電動汽車電池穩(wěn)定性的擔憂。發(fā)生此類事件的原因到底是什么?
關(guān)于新能源汽車自燃或爆炸的原因眾說紛紜,其中說法最多的就是熱失控。
熱失控是鋰離子電池使用中最為嚴重的安全事故,熱失控往往是由于鋰離子電池在發(fā)生了擠壓變形、穿刺或者高溫炙烤等導(dǎo)致隔膜被破壞引發(fā)正負極短路,或者由于電池外部短路,導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部短時間內(nèi)積累了大量熱量,引發(fā)正負極活性物質(zhì)和電解液等發(fā)生分解,導(dǎo)致鋰離子電池起火和爆炸。導(dǎo)致熱失控的誘因有三類,分別是機械電氣誘因、電化學誘因和熱誘因。
因此在鋰離子電池安全測試中一般都會要求鋰離子電池通過過充、過放、短路和擠壓、針刺等實驗。
為了防止熱失控,各大車企紛紛采取措施,頓時業(yè)界出現(xiàn)“百花齊放”的現(xiàn)象。以特斯拉、比亞迪、軒逸·純電為例,我們來研究一下這些車企的應(yīng)對措施。
熱失控成純電自燃主要因素
眾車企紛紛采取防御措施
為了解決熱失控,很多車企開始在單體電芯材料層面做改進。比如對正負極材料進行包覆處理,電解液添加阻燃劑,或者往固態(tài)電池方向發(fā)展等。
首先我們來看一下特斯拉。特斯拉對熱失控的防御措施主要集中在導(dǎo)致熱失控的熱誘因方面。通過對電芯熱管理,以蛇形管貼敷導(dǎo)熱材料,圍繞圓柱電池形成液冷系統(tǒng)。冷卻劑由50%的水和50%的乙二醇混合而成,溫差能夠控制在±2%以內(nèi)。雖然電芯熱管理措施很見成效,但是缺乏對電池運營管理及監(jiān)督的功能,沒有從根源解決熱失控的問題,因此仍有自燃事故發(fā)生。
與特斯拉不同,比亞迪是防止熱失控的措施是圍繞電化學誘因開展的,采用方形鋁殼型封裝方式,能把電池的內(nèi)部材料卷覆得更加緊密,電芯間隙極小,再加上有鋁殼限制,不容易膨脹所以相對安全,所以方殼型封裝的電池能量密度可以做到更高。
另外,方殼型封裝方式可在內(nèi)部配備防爆塞,如果有熱失控的情況,會從防爆塞的固定方向釋放膨脹空氣,不容易影響其它電芯。但是這樣的設(shè)計其實更多地考慮到了電池能量密度的增加,由于電芯間隙極小,電芯彼此之間的聯(lián)系一旦發(fā)生熱失控,很容易導(dǎo)致整個電池模塊的起火。
相較于特斯拉和比亞迪,軒逸·純電在防治熱失控方面還是具有借鑒意義的。它基于聆風累計行駛100億歷程電池0重大事故的技術(shù)累計,從源頭著手,從選擇電池材料開始就遵循日產(chǎn)全球統(tǒng)一標準。同時,主被動電池安全防御體系也提供了比較完善的事前事后事故處理方案,更全面地規(guī)避了熱失控發(fā)生的風險。
抵御熱失控從三大誘因入手
與其他廠商不同,軒逸·純電事先瞄準了熱失控的諸多誘因,采用了甄選的電池材料、嚴苛的生產(chǎn)工藝、完善的主被動安全系統(tǒng),全面防止了熱失控的發(fā)生,在安全性和可靠性層面表現(xiàn)更加成熟。
通過選擇散熱性好、能量密度高的電池材料,匹配隔熱防爆罩衣,可以更好的防止電池熱量過高帶來的風險;LCM電池管理模塊、后排中央電源總閘可以防止電化學誘因的產(chǎn)生;日產(chǎn)全球統(tǒng)一標準定制生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝,可以保障電池的穩(wěn)定性,超高強度的電池鎧甲、絕對密封的電池包內(nèi)腔等可以避免機械電氣誘因引發(fā)熱失控的風險。以上系列措施是軒逸·純電保持百億里程0重大電池事故記錄的秘訣所在。
軒逸·純電通過采用三元鋰軟包電池高級材質(zhì)、隔熱防爆罩衣兩大措施有效避免熱誘因的發(fā)生。軒逸·純電采用了具有能量密度高、循環(huán)性能好等優(yōu)勢的鎳鈷錳酸鋰電芯,并且使用模塊化設(shè)計和層疊結(jié)構(gòu),具有結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)成部件數(shù)量少、散熱性好、電池安全性更高等優(yōu)勢。
據(jù)了解,一個完整的軒逸·純電電池由1電池包=3堆棧=24模塊=192電池單元組成,每個電池堆均由獨立的隔熱防爆罩衣包裹,這種罩衣由隔熱效能出眾的玻璃纖維層和具有防爆功能的類似凱夫拉纖維層組成,確保能夠在必要時隔絕火源并防止爆燃的產(chǎn)生,有效防止因熱誘因?qū)е聼崾Э氐陌l(fā)生。
在防止電化學誘因方面,軒逸·純電使用了LCM電池管理模塊、后排中央電源總閘等領(lǐng)先科技。為了避免電化學誘因?qū)е聼崾Э氐陌l(fā)生,軒逸·純電采用以LCM電池管理模塊為主的主動電池安全系統(tǒng),它可以對每片電池Cell溫度、電壓、內(nèi)壓等多項參數(shù)進行實時監(jiān)測,當某項參數(shù)超出臨界值時會及時停止該Cell的工作。
軒逸·純電的主被動安全防御系統(tǒng)中后排中央電源總閘,可以在緊急狀態(tài)下迅速切斷所有電源,充分保障座艙內(nèi)乘客的安全,從而充分避免了因電化學誘因?qū)е碌臒崾Э貛淼奈kU。除熱誘因和電化學誘因外,外界的碰撞、擠壓、穿刺和進水等機械電氣誘因也是有可能造成電池熱失控的因素。
軒逸·純電采用了日產(chǎn)全球統(tǒng)一標準定制生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝、超高強度的電池鎧甲及絕對密封的電池包內(nèi)腔有效避免機械電氣誘因引發(fā)熱失控的風險。
為此,軒逸·純電裝配了一套1170Mpa“坦克級”超高強度的電池鎧甲,并且擁有同級領(lǐng)先的136mm離地間隙,363.3mm發(fā)動機艙潰縮空間、307mm側(cè)面潰縮空間,同時電池合理布局于乘員艙下方,充分預(yù)留前后、左右及下方保護空間,減少撞擊的風險。
氣密性是防止機械電氣誘因的另一個防御措施。軒逸·純電在氣密性方面,基于日產(chǎn)全球統(tǒng)一訂制標準生產(chǎn)優(yōu)勢以及全球統(tǒng)一的電池組裝標準技術(shù)裝備,在檢測整個電池包氣密性的時候,氣密性檢測加壓至1.6kpa保壓1分鐘壓力大于1.4kpa,壓力泄露量小于200pa高標準測試,確保整個電池包處于完全密封的狀態(tài)。據(jù)悉,日產(chǎn)的實驗部門將一個完整的軒逸·純電電池包在海水中浸泡了15天,拿出后撬開,內(nèi)部一塵不染,足以證明軒逸·純電電池包的封閉性。
此外,在研發(fā)初期,考慮到行駛的顛簸路況也會對電池的安全造成一定程度的影響,軒逸·純電采用了行業(yè)領(lǐng)先的日產(chǎn)全球統(tǒng)一標準定制的生產(chǎn)工藝和全球統(tǒng)一的電池組裝標準技術(shù)裝備,對每個電池組進行裝配,經(jīng)過12道裝配工序,14道嚴格檢測環(huán)節(jié),精確到電池的每一個螺栓的力矩、轉(zhuǎn)速、圈數(shù)等,充分保證每一個電池組在正常的使用過程中不會發(fā)生故障。
并且在整個生產(chǎn)裝配過程都會詳細記錄在日產(chǎn)的MES系統(tǒng)內(nèi),而這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)甚至能夠精確到每一個螺栓使用的力矩大小、擰動的圈數(shù)等,確保每一塊電池的生產(chǎn)過程都能實現(xiàn)精準追溯,100%嚴格檢測、篩選,確保每片電芯都完美無瑕,有效提升了電池生產(chǎn)的工作效率,保證電池穩(wěn)定性,更好的避免因機械電氣誘因?qū)е碌臒崾Э匕l(fā)生的風險。
目前,電池安全事故頻發(fā),炎炎夏日熱浪惱人,確實給很多電動汽車用戶造成了困擾。但“一朝被蛇咬,十年怕井繩”全沒有必要,大家無需提到電動汽車就談虎色變。軒逸純電和聆風的安全性從根源著手,以深厚的技術(shù)研發(fā)積淀為基礎(chǔ),確實取得了不錯的效果,值得借鑒。未來,隨著眾多其他企業(yè)安全技術(shù)研發(fā)實力的跟進,相信也會有更多優(yōu)質(zhì)而且無憂的電動汽車車型出現(xiàn),豐富大家的選擇。
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