電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電動車為甚么會自燃?
1)電池短路是個緊要因素
有了上面這些直觀事例的展現,我們下面來聊聊最核心的問題,為甚么電動車會出現自燃。我們知道,一臺電動車除了電機、電控,電池也是本身一個重中之重的點,作為動力源,很多隱患都與它有關,其緊要性不言而喻。
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。它的優點很分明,就是安全性能較高,從化學層面來說,磷酸鐵鋰中的磷酸鐵鋰晶體P-O鍵非常穩固,難以分析,因此表現出的化學特性就是在高溫下不會崩塌,也就是不容易燃燒,因此使用的安全性較高。缺點也很分明,能量密度低,同樣的電動車布置空間,三元鋰電池的續航里程會比磷酸鐵鋰電池要高,畢竟三元鋰電池的能量密度要高于磷酸鐵鋰電池,從數值上說,磷酸鐵鋰電池的能量密度基本可以達到120Wh/kg(2017年-2018年工信部數據),而三元鋰電已經在140Wh/kg左右(同樣工信部2018年數據),這也是為甚么現階段三元鋰電池成為純電乘用車的主流。而關于商用車,動力鋰離子電池的使用情況正相反,緊要是以磷酸鐵鋰為主,緊要因為純電動客車往往要多塊動力鋰離子電池重疊,而磷酸鐵鋰電池安全性更高,出現安全事故的幾率較低。
說白了就是,電池的發展階段和趨勢就是向更高的能力密度走,要有這個步伐,但過快的話,負面的影響也是相輔相成的,即能力密度越高越激進,不穩定性和風險也會隨之增高,所以相關的配套安全設計和處理辦法也要更完善。
從基理上說,電池都有短路風險,小到平時玩的電動車大到今天聊得純電動車,只要使用動力鋰離子電池從理論上都可能發生短路,但動力鋰離子電池從研發到量產,其實經過了大量的實驗和驗證,同時正規的純電動車也會從單個電池組到整車都重新進行實驗,因此關于動力鋰離子電池組,它的安全性還是有一定保證,大家也不要出現恐慌。
2)電控(BMS)和過充電可能是最大元兇
當然,電池過充電也是造成靜止狀態下自燃的一個可能因素。因為過充電可能導致電池內壓升高,同時電池內部也會出現大量氣體,因此會有爆炸的隱患。這時我們會問了,BMS(電池管理系統)不是有過充保護嗎?為甚么還會出現這種情況,大家要清楚,電控系統的穩定性一直是工程師們研發和探測的重點。
關于電動車來說,倘若電池熱失控,絕大部分都是充電過充引起,這就是充電自燃的緊要原由。當然關于電動車來說,單靠BMS對電池進行安全控制,風險還是太大,BMS屬于軟件控制,不同廠家的電芯由于型號不同,性能差異性比較大,BMS要依據不同情況進行調整,因此設計會十分復雜。
由于目前主機廠給供應商的成本壓力,有些廠商會讓供應商取消SSD,這樣全靠BMS控制的風險太大了,當然,爆炸的這臺老款特斯拉目前不確定是不是惟有BMS來控制過充,目前得到的信息是,車主在此之前剛剛進行了超充,當時的續航為350km,在回到地庫后并未進行充電。(注:此為車主表述。)
3)外因同樣不容忽視
除了上面提到的一些電動車內部因素,其實外因也是造成電動車燃燒的緊要因素。其中最常見也是破壞性最大的兩類問題就是擠壓和針刺,這兩類問題中,擠壓是最受關注的重點。
針刺說的白話點就是對電池組的某個小的區域進行擠壓,從原理上跟碰撞近似,出現的后果自然也是發煙后燃燒。這些問題其確實電池組研發前期就會考慮,車企也會通過一系列相關的濫用實驗進行探測,除此之外,包括低溫、高溫、耐久性實驗都是出廠前的必要操作,但從之前發生的事故也聲明,在受到嚴重撞擊時電池自燃的案例也時常發生。
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