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3个月79起安全事故,如何解决锂电池车自燃问题?
79起安全事故中,65%的事故车辆为乘用车、28%的事故车辆为专用车、7%的事故车辆为客车。
为何锂电池汽车这么容易发生自燃现象?氢云链觉得主要由以下以下三类:
(1)机械电气问题,如碰撞、穿刺、浸水、引燃等。
碰撞会导致锂电池内部结构损坏或外壳破损,严重情况下会导致锂电池的电极暴露在空气中;穿刺会导致隔膜破损,导致内部短路;浸水后若水进入电池,会与锂发生剧烈的化学反应。
(2)电化学和产品质量问题,比如过充过放、过热、内部短路。
过充过放容易造成膨胀鼓包、电极析锂刺破隔膜等;过热可能由于热管理失效引起,短时间内电池释放大量热量导致热失控;内部短路则是由于内部结构破损引起。
(3)厂商和消费者的问题。
如厂商为了减少成本,降低生产安全要求,偷工减料,防护措施不到位,或是为了追求补贴,缩短电池产品测试验证时间,技术验证周期偏短导致了技术验证不足、工程解决方案不成熟。而消费者私自改装,使用和保养不当,也会增加电池着火风险。
该报告显示,在已查明着火原因的车辆中,58%的车辆起火源于电池问题,19%的车辆起火源于碰撞问题,还有部分车辆的起火原因源于浸水、零部件故障、使用问题等原因。
如何解决目前锂电池汽车的着火问题?
对于解决锂电池自燃问题,氢云链认为应该要从以下3个方面入手即:
(1)采用高安全性的固态电池技术
固态电池最大优点是电解质为固体,没有漏液、挥发、膨胀的风险,其高机械强度能够阻止锂枝晶穿透造成内部短路,并且可以将负极的锂与空气隔绝,可以大幅提高安全性能,从而解决锂电自燃问题。
(2)提高BMS,热管理系统水平
通过持续性提高BMS水平可以解决电池过充过放问题,改进热管理系统可以解决电池过热问题,从而解决锂电自燃问题。例如增加电池的监控传感器,空冷系统改为水冷等。
(3)加强产品监管和追责力度
加强电池产品、汽车产品出厂安全检测,提高事故追责力度可以大幅降低厂商生产方面的问题。尽可能杜绝锂电自燃问题。
三元锂电池自燃原因是什么
【太平洋汽车网】锂离子电池起火原因,可以划分成两个大部分,自身原因和外部原因。自身原因重要是指自身材料、结构热稳定性的好坏,对火灾发生与否的影响;外部原因,指各种滥用手段,引发的锂离子电池火灾。
在动力锂电池普及应用的初期,由于对电池性能认识不足,自身设计相关经验的缺乏以及使用者对系统的不熟悉,出现过一些事故。加之电动汽车这种新兴势力时时刻刻活在观察者眼光下的处境,使得锂离子电池火灾影响尤为广泛。
1.1自身原因锂离子电池由正极材料,负极材料和电解液组成,这几部分的热稳定性,直接影响着电芯发生热失控的可能性。
负极材料的热稳定性的影响因素目前应用的负极材料,绝大部分是碳材料。在高温条件下,石墨容易与电解液发生反应,尤其电池荷电量高的状态,LiC6更是能够提升反应的激烈性。
有研究发现,负极开始反应放热的温度起点,与碳材料的颗粒度有关,颗粒越大,其开始反应的温度就越高,也就越安全。同时,不同结构的碳材料参与电解液的反应,其放热量并不相同,石墨就比无定型碳(重要指软碳和硬碳)放热量大。
正极材料热稳定性的影响因素当前应用广泛的锂离子电池正极材料,都是锂的化合物。磷酸铁锂,锰酸锂和三元锂,假如泛泛的说,三者的安全性是从高到低排列的。而有人专门对正极材料在这些电池安全性中的影响做了研究。
研究认为,锂的化合物分子式中,锂的含量越高,其热稳定性就越差,开始与电解液反应的温度就越低。有个定量的比较,分子式中各个原子的比例系数,当锂的系数是0.25时,其反应温度为230°C;假如这个数值变成1,其起始反应温度就变成了170°C。此外,假如正极材料中含有除了锂以外的其他金属元素,则含锰元素的正极材料比含镍元素的正极材料热稳定性好。
电解液热稳定性影响因素电解液可以说是热稳定性问题的核心,它的稳定性直接影响整个体系的稳定性。有人针对电解液的热稳定性做了一些列研究,结果表明:电解液中的碳酸二甲酯含量越高,其热稳定性越差,越容易与正负极材料发生反应;电解液与越多类型材料相容性差,也就是在较低的温度下可以与多种不同的盐类发生反应,说明它越活泼,其热稳定性就越差。
老化带来的热失控老化是一个综合的过程,负极SEI膜结构老化,出现破损,引发自生热过程;负极锂枝晶堆积,造成内短路或者遇到高温环境与电解液激烈反应。老化带来的内阻上升,使得热积累出现的概率上升。总的来说,老化与热失控风险存在正相关性。
1.2各种滥用下的热失控因素锂离子电池的滥用,一般指由于意外事故或者管理系统故障造成对电池不恰当的使用。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
让新能源汽车彻底“告别”自燃 比亚迪刀片电池是否靠得住?
文 | Karl
来自柿柿车工作室(S2C studio)
几年前,曾有媒体进行过调研,所有准备购买新能源汽车的消费者中,重点关心的,大致是续航里程、安全性、充电时间等几个问题,归根结底就是电池品质与性能。
几年过去,技术快速迭代,续航里程突飞猛进,加上充电桩等配套设施布局的日益完备,让此前困扰消费者的里程与充电焦虑一去不复返,但对于电池安全性的担心却是一个相对“永恒”的话题,亟待解决。
目前我们熟知的,被大规模运营于新能源汽车的动力电池,大致分为,三元锂电、磷酸铁锂电池两类,两者各有利弊,简单说,在决定续航里程的电池能量密度方面,三元锂电要强于磷酸铁锂,而关乎车辆使用的安全性以及电池寿命方面却是磷酸铁锂占有明显优势。而过去的一段时间内,部分车辆制造商为了单纯迎合消费者对长续航里程的偏爱,将三元锂电大规模应用,由此也将高概率的车辆安全问题作为代偿,一时间车辆自燃、起火事故频频发生。
对此,消费者不禁要问,是否能有一款电池产品可以平衡高续航与高稳定性?答案是肯定的。
3月29日,比亚迪汽车将重磅产品——刀片电池进行了云发布。这款引领全球动力电池安全新高度的产品,其亮点到底在哪?
简述刀片电
刀片电池,也被称作新一代磷酸铁锂电池,除了高稳定性与长寿命外,相比传统磷酸铁锂电池,刀片电池的体积利用率有了50%以上的提升,同样,也使续航里程有同样幅度的增加。这样一来,使磷酸铁锂电池在能量密度这唯一的短板上,与三元锂电拉平。
如何做到利用率提升?
众所周知,传统动力电池是一个大的电池包,细分下来,则是由一个个模组组成,而组成模组的基本单位则是电芯;
相比之下,刀片电池的组成单位却是一个个最大长度在600mm到2500mm间的单体电池,取消了模组结构后,让电池复杂程度大幅下降,既能完成电能储备,还可保障整个电池包结构安全稳定,并使得故障率更低。
如何做到安全稳定?
1.结构防护:改变单体电池排列布局,从物理形态上保证结构稳定。
2.外部防护:在电池包两面,附着有可吸附高强度碰撞力的蜂窝铝,可以在很大程度上保障电池包的安全。
为了证实整个结构的安全稳定,刀片电池云发布现场还引入一段针刺试验,可以说这是最近几年非常少见的电池公开试验。
试验中,三元锂电、传统磷酸铁锂及比亚迪刀片电池被分别安排在三个试验工位,试验开始时,则将一根5-8mm的耐高温钢针,以(25±5)mm/s 的速度垂直插入电池包,并停留观察一小时。实验结果如图,三元锂电在针刺瞬间即起火燃烧,电池表面温度迅速升至500℃,这也是为什么,那些现实生活中配备三元锂电的电动汽车常常发生自燃的原因之一。
相比较而言,传统磷酸铁锂电池要稳定许多。
而最为稳定的当属刀片电池,针刺后,表面温度为30-60℃。再加上其散热快的优势特点,短暂上升的温度不会造成自燃及引燃,所以安全稳定性很高。
对消费者的利益
除了更高的产品稳定性及更低的故障率等优点外,对于广大消费者而言,刀片电池另一大利益点则在于制造成本的降低,20%到30%的下调,最终“换算”到销售价格之上,使人受益。
据了解,备受关注的比亚迪汉EV将作为首款搭载刀片电池的全新车型出现,综合工况下的续航里程达到605公里,百公里加速仅为3.9秒。
点评
整场发布会像极了三位工科教授的网上授课,节奏紧凑,知识点很多,少了文科老师那种感情澎湃的念诵,即使是那句萦绕在很多朋友耳旁的“将自燃这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉”,也是在王传福董事长波澜不惊的面容下平和的说出,但是要知道的是,能够做到“彻底抹掉”,一定是经历了更彻底的分析与研发,同样也经历了更彻底的检测与试验。
比亚迪是目前为止,第一家,也是唯一一家正面承诺电池安全性的研发企业。
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