歐陽明高院士提出五大措施處理電動車起火

2021-04-24 ryder

近日,2018第二屆全球將來出行大會在杭州國際博覽中心隆重舉辦。在本屆大會上，電動車百人會執行副理事長、我國工程院院士歐陽明高發表了演講，他指出，今年上半年高發的電動車失火事故，主因在于電池熱失控，要以先進的BMS和熱蔓延戒備手段來應對。同時他認為，目前設定的動力鋰離子電池2020年單體達到350瓦時/公斤，系統260瓦時/公斤能量密度目標與安全訴求矛盾，不宜強行推進。

失火電動車三大特點

歐陽明高院士在演講中先分解了近期電動車起火的三個緊要特點：

一是失火車輛以搭載熱穩定性更差的三元鋰電池為主，占比超過一半。

二是失火的車輛電池封裝方式緊要為圓柱形鋰電池，該型電池由于采用堅固鋼殼包覆，內部受熱分析時內壓急劇增大，容易發生爆炸從而迅速引燃整個電池模組。

三則是失火事件較多發生在充電階段尤其是滿電狀態。

歐陽明高院士還糾正了一個認識，失火事故車輛緊要為舊款電動車，電池系統比能量并不高，因此不能將電動車事故頻發的緊要原由單純歸結為搭載了能量密度太高的動力鋰離子電池。

歐陽明高指出，電動車失火事故頻發的緊要原由，在于電池熱失控。熱失控即動力鋰離子電池溫度超過一定限制后引發連鎖反應，電池溫度在短時間內迅速上升（可達每秒千度），導致燃燒。

四大原由造成電池熱失控

而導致電池熱失控的進一步原由，則是動力鋰離子電池和電動車本身存在的產品質量問題。在四大方面把關不嚴留下的漏洞，造成了電池熱失控的隱患。

首先是電池產品探測驗證不足，這緊要是動力鋰離子電池公司的問題。歐陽明高院士表示，由于新能源車政策一方面補貼的關鍵指標是能量密度，另一方面補貼退坡的周期是一年一次，大大超過了動力鋰離子電池產品24-28個月的完整開發周期。

為了讓產品能量密度上升追上補貼變化周期，一些動力鋰離子電池公司一方面縮短了電池的探測驗證時間；另一方面選擇物理改進辦法，比如新增電池活性材料（比如正極材料）、減薄膈膜，雖然提升了電池的比能量，但是削弱了動力鋰離子電池的安全性能。

其次，目前動力鋰離子電池探測驗證的手段不完善，這部分問題動力鋰離子電池公司與車企都存在。歐陽明高院士指出，很大一部分并沒有建立公司內部的電池安全探測標注，部分公司甚至沒有電池安全探測能力，導致電池產品一致性差，質量參差不齊。

而低質量的電池電芯混入電池模組，將對整個動力鋰離子電池模組乃至整個電池組造成巨大的風險。

再次，車輛使用老化過程中電池模組及安全保護裝置可靠性下降，這部分責任緊要在于車企。歐陽明高院士提到了幾個典型例子：老化造成的電池模組密封性下降，導致進水短路；電池激光焊接接頭老化易出現空隙，形成局部高阻抗、高發熱點，成為熱失控元兇；充電口長期開斷電造成的燒損、粘連，也可能成為短路、發熱點。

最后，充電環節的BMS廠商與充電機廠商沒有嚴格執行新的國家標準，也是問題之一。歐陽明高院士表示，公司沒有嚴格遵循ISO26262的規范，比如沒有繼電器的粘連診斷功能、BMS與充電樁沒有合格的絕緣監測裝置等等。公司在設計、制造、使用、驗證各個環節對國家標準規范不重視；同時，國家在這方面的安全年檢制度也尚未建立。

五大措施處理電動車起火

對上述問題，歐陽明高院士提出了幾個前瞻的技術處理辦法，處理熱失控和熱蔓延問題。關于動力鋰離子電池熱失控問題，歐陽明高院士提出，可以今朝熱失控誘因上予以控制。

對第一個誘因內短路，歐陽明高院士團隊與寧德時代合作，正在打造一種可以在電池內部熱量急劇上升之前就對短路情況進行預警的技術。

對第二個誘因充電過充，業界正在開發三電極快充技術，可以戒備鋰電池過充造成的析鋰問題，同時提提高充電速度。

對第三個誘因電池老化，歐陽明高院士認為，更先進、更精準的電池管理系統是關鍵，要加大電池管理系統的研發力度。

關于將來的高鎳動力鋰離子電池，清華團隊則找出了電池熱失控的核心原由在于正極材料分析、出現氧氣，繼而引發劇烈反應。對此，可以對正極材料進行包覆予以改進；以單晶顆粒替代多晶顆粒的正極材料，也能改善電池熱穩定性從而提高電池安全性。

倘若局部熱失控未能測試或者防護，還可以設計第二重防線戒備熱蔓延。歐陽明高院士團隊設計了一種隔熱辦法，在熱傳遞路線上填充隔熱材料，阻斷熱傳導。

高能電池研發應循序漸進不宜強推

歐陽明高院士表示，動力鋰離子電池的安全性近期可以通過多種技術優化來保障，但長期來看要前瞻性的科學研究才能保障絕對安全。高比能量電池是全球趨勢，不應因為高比能量電池有更大的安全挑戰就放棄研發。

短時間內，可以通過電池管理系統和熱蔓延抑制來戒備安全事故，長期來看則應開發下一代的固態電池。

最后，歐陽明高院士提出了幾點政策方面的提議：

1、原有的產業化目標（2020年單體達到350瓦時/公斤，系統260瓦時/公斤，循環壽命2000次）偏高，從安全角度考慮，不宜強行推行。