鉅大LARGE | 點擊量：910次 | 2019年04月14日
動力電池安全所遇到的挑戰(zhàn)越來越大
“燒包燒車不燒人，燒包不燒車，不燒包。”多么通俗的語言。實際上這并不是什么人在說段子，而是從事動力電池系統(tǒng)安全性能技術(shù)開發(fā)的北京科易動力科技有限公司總經(jīng)理田碩近日在“2017國際電動汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新峰會”上發(fā)表主題演講說道。
田碩所說的三種“燒包”情形實際上就是動力電池包安全控制的三級目標(biāo)，即初級目標(biāo)對應(yīng)第一句話“燒包燒車不燒人”，也就是不能防止電池包起火，但不能造成人員傷亡；第二句“燒包不燒車”是中間目標(biāo)，即不能防止電池包起火，但不引燃車輛；第三句“不燒包”則是終極目標(biāo)，即在任何情況下電池包都不起火。
為了能夠達到與燃油車相抗衡的水平，新能源汽車在低成本、輕量化、長續(xù)航、可快充、高功率等的要求下，動力電池安全所遇到的挑戰(zhàn)越來越大，由此引發(fā)的安全問題也愈加突出。
從近幾年的發(fā)展情況看，新能源汽車的安全問題主要以火災(zāi)的形式在公眾間傳播并廣為知曉。數(shù)據(jù)顯示：2016年國內(nèi)新能源汽車發(fā)生火災(zāi)共計29起，與當(dāng)年底40萬輛的保有量相比，推算出的相關(guān)比率約為50PPM。如果按照這一比率，推算到2020年新能源汽車保有量達到500萬輛時，火災(zāi)事故相當(dāng)于250次。從已發(fā)生的各個火災(zāi)事故后果看，在這種頻次下難免重大傷亡事故，后果將不堪設(shè)想。
通常而言，動力電池的熱失控是由副反應(yīng)引發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，其發(fā)熱量可使電池溫度迅速升高到400-1000攝氏度。從動力電池的熱失控模式看，主要由熱誘因、電誘因、機械誘因等造成，其個體成因有可能是過熱、過充、內(nèi)短路、機械觸發(fā)等幾個方面。因此，從機、電、熱多種因素單獨或耦合誘發(fā)來尋找熱失控原因，在安全策略層級上從電芯、電池包、整車防護、BMS管理多方位控制，是防止熱失控、熱擴散、預(yù)防火災(zāi)發(fā)生的工程化解決思路。當(dāng)然，不同種類的動力電池其熱失控反應(yīng)機制不一樣，需要根據(jù)其特性進行相應(yīng)的細(xì)化控制措施。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
會上，來自騰勢新能源汽車有限公司的研發(fā)部副總裁艾鳳杰介紹，騰勢動力電池的安全防控首先來自于安全設(shè)計，即在整車設(shè)計時即要考慮與動力電池相關(guān)的化學(xué)安全、結(jié)構(gòu)安全、電安全、功能性安全等幾個方面。在此基礎(chǔ)上，要進行電芯沖擊、電芯擠壓、模組柱壓、模組平壓、平壓、針刺、模組正向沖擊、系統(tǒng)正向沖擊、系統(tǒng)側(cè)向沖擊，以及火燒等各類試驗，以達到最高的安全標(biāo)準(zhǔn)。
世界著名動力電池廠商松下則從材料安全性、電池設(shè)計、電池管理三個大方面來進行過熱熱失控的抑制。松下電器機電（中國）有限公司汽車電子系統(tǒng)SE部部長吳杰解釋，動力電池一定要進行熱管理設(shè)計，松下的防范思路是根據(jù)鋰離子電池的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機制選擇新材料以阻斷熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。在具體措施上，包括正負(fù)極的摻雜與包覆、加入電解液阻燃添加劑，以及采用聚合物與固態(tài)電解液等。
與上述比較常見的思路與方式不同，本次會議中有些公司還提出了自己研發(fā)出的獨特解決方案。如北京科易提出了自己獨創(chuàng)的一招——“防火墻”技術(shù)，即在整個動力電池系統(tǒng)中加入一個防火墻技術(shù)模塊，其思路是切斷著火電芯的傳播，最多只允許讓一個電芯起火。通過防火墻技術(shù)，使著火電芯相鄰電芯的表面溫度不超過120攝氏度，也就是達不到行業(yè)所公認(rèn)的T1第一起火溫度點，從而實現(xiàn)熱阻斷，建立起最后一道安全防線。
從更前瞻技術(shù)的角度考慮，比起現(xiàn)有的液態(tài)鋰離子電池來，固態(tài)電池是一個很好的安全載體。多年從事研究固態(tài)動力電池的中國工程院院士陳立泉即提出，固態(tài)電池由于不含液體電解質(zhì)，具有不著火的特性，可極大地改善動力電池的安全性。
實際上，動力電池的安全并不僅僅是以上提到的幾個人在講，參加本次會議的幾乎每一位演講嘉賓，即使在講述各自不同的其他主題時，也都在其文稿中穿插著有關(guān)安全的話題，可見動力電池安全已經(jīng)成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上各相關(guān)企業(yè)都在思考而且不得不思考的問題。
正如國家新能源汽車創(chuàng)新工程項目專家組組長王秉剛所說，安全是設(shè)計和制造出來的，不是靠監(jiān)管管出來的。因此，各動力電池相關(guān)企業(yè)一定要從安全設(shè)計開始，從材料到結(jié)構(gòu)到整體，最后到與整車的匹配和使用中的維護，從全產(chǎn)業(yè)鏈和全壽命周期考慮和解決動力電池的安全問題。
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