新能源電動(dòng)汽車(chē)自燃事故早已不算什么驚天新聞了，對(duì)此人們也早就見(jiàn)怪不怪了。作為新能源電動(dòng)汽車(chē)的龍頭品牌，特斯拉更是電動(dòng)車(chē)自燃事故的多發(fā)車(chē)企。
近日，據(jù)外媒爆料，特斯拉發(fā)生自燃事故是因?yàn)閯?dòng)力電池系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷（詳見(jiàn)“特斯拉多起自燃起火事件是偶然現(xiàn)象還是本身存在問(wèn)題？”）。這個(gè)說(shuō)法，倒也不是空穴來(lái)風(fēng)，惡意抹黑。
目前，大部分整車(chē)廠(chǎng)采用的動(dòng)力電池，基本上都是集成化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即單體電芯集成模組，模組在集成電池包。
因此，每個(gè)電池包中都包含數(shù)量眾多的電芯單體實(shí)現(xiàn)并串聯(lián)結(jié)構(gòu)。例如，特斯拉 Model S，就是一個(gè)電池包中集成了7000多顆三元圓柱電芯。所以，一旦單體電芯發(fā)生自燃，就有可能導(dǎo)致周邊的所有電芯發(fā)生爆炸，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)。
動(dòng)力電池生產(chǎn)工序復(fù)雜，整車(chē)廠(chǎng)和動(dòng)力電池生產(chǎn)廠(chǎng)，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)電池時(shí)，需要考慮和注意的因素太多。而要想追求更長(zhǎng)的續(xù)航里程，就不得不用能量密度高的電池。但動(dòng)力電池能量密度越高，熱穩(wěn)定性就會(huì)越低。
還是以特斯拉為例，目前特斯拉所采用的三元NCA電芯，由于能量密度高，在針刺測(cè)試時(shí)，就有可能出現(xiàn)劇烈燃燒。此外，從材料性質(zhì)上來(lái)看，三元電池的分解溫度要低于磷酸鐵鋰，在同樣的高溫環(huán)境下，發(fā)生自燃的幾率也要高于磷酸鐵鋰。因此，特斯拉電池自燃的原因，可以從電芯本身和外部環(huán)境兩方面來(lái)看。
根據(jù)外媒報(bào)道，以及近年來(lái)發(fā)生的電動(dòng)汽車(chē)安全事故來(lái)看，特斯拉發(fā)生自燃的主要原因集中在外部撞擊，從而形成針刺擠壓、密封失效浸水、高溫環(huán)境下熱集中、過(guò)充放電、電芯本身漏液，以及電芯內(nèi)部短路等方面。
誠(chéng)然，新能源電動(dòng)汽車(chē)自燃事故多由動(dòng)力電池?zé)崾Э卦斐?，大部分是由電芯熱失控蔓延?dǎo)致。而引發(fā)電動(dòng)車(chē)熱失控的原因是多元的，涉及到電芯的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，電池管理BMS算法開(kāi)發(fā)，電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面。
動(dòng)力電池的狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣，有些發(fā)動(dòng)機(jī)容易測(cè)量，而動(dòng)力電池不容易。比如，想要知道燃油車(chē)剩余油量，可以通過(guò)油箱內(nèi)的油的多少，很容易就判斷出來(lái)，但電池的剩余電量，則通常要使用算法來(lái)進(jìn)行估計(jì)。
此外，電池的實(shí)際輸出功率、電池壽命等，也都需要算法進(jìn)行估計(jì)，這就使得電池管理策略極為關(guān)鍵，而電池的熱失控管理方法也屬于BMS。
從過(guò)充放電方面來(lái)看，電動(dòng)車(chē)熱失控事故多發(fā)生在充電過(guò)程中，而過(guò)充導(dǎo)致熱失控一般發(fā)生在早期的微過(guò)充階段。主要體現(xiàn)在，電芯一致性差（在充電過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致有部分電芯充滿(mǎn)，部分電芯未充滿(mǎn)）；電芯并聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題（并聯(lián)電壓相同，其中不同電壓的電芯很難被檢測(cè)出來(lái)）等方面。
從電芯內(nèi)短路方面來(lái)看，電動(dòng)車(chē)熱失控主要體現(xiàn)在：1、低溫環(huán)境、大倍率循環(huán)造成析鋰，不斷生長(zhǎng)的鋰枝晶刺穿隔膜造成內(nèi)短路；2、電芯在生產(chǎn)或制造過(guò)程中由于生產(chǎn)環(huán)境或者操作不當(dāng)導(dǎo)致金屬雜質(zhì)混入，隨著電芯循環(huán)使用導(dǎo)致內(nèi)短路；3、電芯局部應(yīng)力集中，可能誘發(fā)其他金屬的沉淀。
從電芯老化方面來(lái)看，動(dòng)力電池電芯老化會(huì)造成電芯不一致性進(jìn)一步擴(kuò)大，容量的一致性變差，BMS電池管理系統(tǒng)對(duì)于電池健康狀態(tài)的估算準(zhǔn)確性就會(huì)打折扣，那么其對(duì)應(yīng)的安全性預(yù)防閾值等就有待考證了。此外，低溫環(huán)境下老化，會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)力電池的熱穩(wěn)定性，最終可能導(dǎo)致熱失控的發(fā)生。
在解決電動(dòng)車(chē)熱失控方面，特斯拉是以蛇形管貼敷導(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?xún)?nèi)。
寧德時(shí)代則是在電芯之間放置氣凝膠，氣凝膠兼具有高效的隔熱性能和超薄的厚度，可以在極其有限空間中進(jìn)行保溫隔熱，且一定的厚度可以對(duì)熱失控有較好的延緩作用。而比亞迪采用的是液冷板方案，能保證動(dòng)力電池的工作在正常溫度范圍內(nèi)。冷卻板可以用釬焊、攪拌摩擦焊、埋管等幾種方式。
此外，通用汽車(chē)則是在電芯之間放置冷卻片和泡棉，使得冷卻片的散熱和泡棉的隔熱作用同時(shí)實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，在現(xiàn)有的研究范圍內(nèi)，泡棉主要用提高電芯的循環(huán)使用壽命，而不是熱失控的延緩。
總得來(lái)說(shuō)，隨著新能源電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，在當(dāng)前鋰離子電化學(xué)體系未發(fā)生重大突破的狀況下，對(duì)電池?zé)崾Э匕踩难芯渴欠浅Ｓ斜匾摹?
此外，針對(duì)電芯熱失控的外部觸發(fā)方式相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)比較固定了，目前企業(yè)最常用的加熱、過(guò)充、針刺等方法，相對(duì)來(lái)說(shuō)都能有效的觸發(fā)電芯的熱失控。
以上方法比較依賴(lài)外部控制設(shè)備的控制，對(duì)于電芯本體的破壞相對(duì)于電芯內(nèi)短路來(lái)說(shuō)也比較嚴(yán)重，因外部因素的作用導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果隨機(jī)性高的缺點(diǎn)，最終對(duì)于內(nèi)短路的測(cè)試、研究和驗(yàn)證也不一定可靠。
