淺析新能源汽車電池安全問題的現(xiàn)狀及對策

摘要：隨著近年來新能源汽車的崛起，越來越多消費者選購了新能源汽車，自燃事故的現(xiàn)象也就多了起來，嚴重影響電動汽車的普及和推廣，根據(jù)公開資料整理了2020年國內(nèi)新能源汽車自燃、起火等事故，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年（1-12月）國內(nèi)有報道的自燃起火事故共61起。事故原因大部分是因為動力電池問題導致。相較于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車的大容量動力電池，在過充、過熱、內(nèi)短路、外短路、機械觸發(fā)等因素下，容易誘發(fā)熱失控，而且起火后撲救難度大，復燃風險高。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，安全問題已經(jīng)成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵，必須引起相關部門以及行業(yè)的重視。

關鍵字： 電池安全;熱失控;預警

一、引言

動力電池作為新能源汽車的核心，在新能源備受關注的當下，自然也享受到人們的“特殊關照”。但是，根據(jù)調(diào)查顯示目前制約我國新能源汽車發(fā)展的主要因素也是電池技術。某網(wǎng)站的數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計70.3%的消費者之所以不選擇新能源車，其主要原因是因為認為電池技術不成熟，而且新能源車頻繁自燃所產(chǎn)生的不信任造成的。因此，可以說電池技術的發(fā)展直接影響到新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、新能源汽車電池安全問題現(xiàn)狀

1、新能源汽車企業(yè)為了提高續(xù)航在設計上存在缺陷

（1）為了提升續(xù)航里程，當前的純電動車大都將動力電池布置在底板下方，電池面積大，幾乎覆蓋整個底板，其周邊到車身邊緣的距離通常不會很大，因此在碰撞或托底時容易被擠壓。

（2）近年來電池單體的能量密度提升過快，伴隨的就是電芯穩(wěn)定性的降低，在機械載荷下發(fā)生熱失控的風險加大。因為補貼政策對動力電池系統(tǒng)能量密度有要求，為提升整包能量密度，國內(nèi)的純電動汽車傾向于將電池包殼體結構做的盡量輕巧，導致對內(nèi)部模組和高壓器件的防護不足。

2、動力電池產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題

（1）動力電池測試驗證手段不完善，不能反映實車使用條件，很大一部分企業(yè)并沒有建立企業(yè)內(nèi)部的電池安全測試標準，部分企業(yè)甚至就沒有電池安全測試的能力，生產(chǎn)出來的質(zhì)量也就是參差不齊的。

（2）車輛使用老化過程中可靠性降低。造成降低的因素有以下幾點：a：全生命周期中防水的效果不佳，一般電池的密封是要通過IP67標準，但是當車輛使用時間長了之后，密封就會變差，導致車輛進水，就會容易造成短路;b：電池的激光焊接的接頭，焊接點內(nèi)部容易出現(xiàn)空隙，這些空隙就會帶來阻抗增加，進而發(fā)熱導致高溫點，引起熱失控;c：電池系統(tǒng)和充電機高壓電器老化;d：充電時候的接觸器經(jīng)常開斷，有時候就會拉弧，造成高溫和接觸器表面的這種燒損或者粘連，會短路、會發(fā)熱，這些都是熱失控的原因。

（3）充電過程中數(shù)據(jù)通訊不規(guī)范，BMS的廠商和充電機的廠商沒有嚴格的執(zhí)行新頒布的國家標準。不嚴格執(zhí)行充電安全的相關標準的例子有很多，例如充電繼電器的粘連應該有診斷功能，但有企業(yè)為了節(jié)省成本就沒有。再有就是由于技術問題導致的電池過充，通過測試分析出了過充熱失控機理，在此基礎上，通過熱電耦合模型來預測電池過充熱失控的表現(xiàn)。過充事故一般是微過充，比如電池的不一致性導致的，因為不一致，充電過程中有的地方已經(jīng)充滿了，有的地方還沒有充滿，就會導致有一些充滿的電池微過充，接著就會在負極材料上析鋰，產(chǎn)生鋰枝晶，就是所謂的析鋰，導致安全性變差，導致短路。

三、新能源汽車電池安全問題的對策

1、從技術上對過充問題的解決

通過BMS、充電機、VCU保護，最簡單的是通過BMS來保護，如果BMS不起作用還可以通過充電機來保護，還可以通過整車VCU來介入。關于過充的問題，從技術上來解決的話是比較容易解決的，而且效果也比較明顯。

2、從技術上對過熱問題的解決

在充電過程中，由于電芯本體的過熱或者連接阻抗過大導致的過熱也會引起熱失控。關于過熱的問題主要從兩個方面來解決，一是減小電芯的密度、減小連接阻抗，這從本質(zhì)上去降低風險;第二個是加強散熱，在充電過程中能采取更有效的散熱措施，比如說通過加強風冷或液冷的措施，可以降低充電過程中熱失控的可能性，還有溫度采樣的問題，溫度采樣要準確，怎么樣有效可靠地采樣出溫度點，這可能要跟熱仿真和實際測試結果做一下匹配。

3、從政策上對電動車領域安全問題的對策

2020年5月12日，《電動汽車安全要求》《電動客車安全要求》《電動汽車用動力蓄電池安全要求》等三項強制性國家標準發(fā)布，并于2021年1月1日起實施。這是我國電動汽車領域的首批強制性標準。專家指出，在當前技術條件下，沒有絕對安全的電池，但可以通過系統(tǒng)設計以及建立不斷提升的標準來保障新能源汽車安全性，以此確保我國新能源汽車行業(yè)良性有序的發(fā)展。

四、總結與展望

從整體上來看，新能源車的電池技術在這幾年得到了極大的提升，我們有理由相信，在未來會有更強大的技術出現(xiàn)。而隨著電池技術的升級，電動汽車使用的里程焦慮將會基本得到消除，用戶的整體用車成本也將會降低。我們也希望電池技術能夠讓整個電動車時代加速到來。

參考文獻

[1]新能源汽車動力電池安全問題分析及解決思路 中國電動汽車百人會

[2]動力電池10大安全問題及解決思路 動力電池熱失控技術研究

【作者簡介】李碧野（1986.07），男，籍貫 吉林省舒蘭市，工作單位 長春市鑫禹汽車維修公司 維修技師。研究方向 新能源汽車技術。

長春市鑫禹汽車維修公司 吉林長春