即使对于电动汽车再苛刻的人,如今也不得不承认:几年前还是新生事物的电动汽车,今天已经受到了用户的热捧。
在过去的10月份,我国新能源汽车在新车市场渗透率又一次突破了30%,在这其中纯电动汽车占了绝大多数。与此同时,国内多家车企开始向海外用户交付电动汽车。借助电动化,中国车企终于在全世界范围内挺起了胸膛。
然而,动辄传来的电动汽车“自燃”新闻,依旧会吓坏那些对电动汽车有兴趣的消费者。这里的“自燃”之所以要打引号,在于很多电动汽车燃烧的视频并没有展示出车辆在起火前,究竟遭遇过什么。
事实上,无论是事故撞击还是电芯故障,亦或是充电过程中出现的问题,都有可能导致电动汽车燃烧。虽然自去年开始,各大汽车品牌纷纷推出电池安全技术,但据国家应急管理部消息,2022年一季度新能源汽车火灾比去年同期依然上升32%。有一些甚至车牌还没上,就遭遇了自燃窘境。其中,由电池安全导致的火灾,成为了主要原因。
电池是怎么烧起来的?
经过了几年的市场教育,用户大多已经明白为何电动汽车会燃烧。简而言之,某个电池单体或电芯不受控制发热,进而“火烧连营”波及了周边的电池,最终引发了熊熊烈火。
图注:黑色横轴以上的反应均为放热反应,以电解液燃烧情况最为危险
这种放热现象也被称作热失控,导致其发生的原因有很多,电池材料的化学活跃性、电池管理软件故障、电芯或电池包遭遇外力破坏是主要几个方面。其中,由于外力破坏导致电池包和电芯变形,进而短路热失控,正在成为导致悲剧的主要原因。
因此,如何防范外力导致的热失控,成为车企关注的重点。近年来,很多车企和电池制造商,都发布了自身电池单体进行针刺试验的宣传。在视频中,这些电池单体在被钢针刺穿后不爆燃也没有浓烟,显示出相比较其他“一扎就炸”的三元锂电池,前者要稳定得多。
但这对于保证电动汽车的安全性来说,其实只是把事情做了一半。因为电芯在电池包中是紧密排列的,散热条件远没有实验室中那么理想。更重要的是,这种针刺试验更多是在电化学特性相对而言并不活跃的磷酸铁锂电池上进行的。能力密度更高且化学特性更加活跃的三元锂电池,则鲜有尝试。
而这,才是行业痛点。毕竟,后者才更多在中高端新能源汽车上使用。
图注:某电动汽车底盘蜂窝状排列的电芯
不过,纯电动汽车赛道的主流玩家埃安,就针对此进行了尝试与突破。此前,埃安联合中国汽车技术研究中心(以下简称“中汽中心”),对该公司自主研发的新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”),进行了行业内首个三元锂电池整包针刺不起火的试验。
值得注意的是,这场实验里专家们为电池包设定的实验参数,是按照国家标准顶格乃至超出进行设定的。而令人安心的是,即使是这样,埃安的弹匣电池表现依旧堪称完美。
在实验中,中国汽车技术研究中心首席专家、国家电池安全标准起草人之一刘仕强博士带领团队,用一根8毫米粗的钢针,刺穿了弹匣电池包。
试验结果显示,弹匣电池在试验过程中热事故信号发出5分钟后,仅出现短暂冒烟,无起火和爆炸现象。静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温。针刺后只有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。
这种远超国标要求的成绩不仅能保证车上人员在事故中的安全,就算等到受损车辆移动到停车场后,也能避免产生安全隐患。
避免燃烧,得靠电池自己努力
其实,当前大多数电动汽车都有针对电芯热失控的安全方案。不过大多数企业采用的方式,例如增加泄压阀,在设计上为电池提供冗余散热空间等等,都是在延缓电池热失控后热扩散的速度,进而为车上人员提供逃生时间。