“不起火、零自燃”！新能源汽車品牌們紛紛打出超級(jí)賣點(diǎn)，備受關(guān)注。這真的可以實(shí)現(xiàn)嗎？一文看懂新能源汽車的電池安全保護(hù)技術(shù)。

01新能源汽車到底有多受歡迎？

據(jù)中汽協(xié)、乘聯(lián)分會(huì)數(shù)據(jù)，截止今年7月，新能源汽車國(guó)內(nèi)銷量522.6萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)34.3%，滲透率達(dá)51.1%，同比提升15%。換句話說(shuō)，每銷售100輛乘用車，一半都是新能源。

8月11日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見(jiàn)》，意見(jiàn)指出要大力推廣新能源汽車，推動(dòng)城市公共服務(wù)車輛電動(dòng)化替代，到2035年，新能源汽車成為新銷售車輛的主流。

然而，隨著新能源汽車的大量普及，自燃、爆炸事故時(shí)有發(fā)生。

02新能源汽車電池為何頻頻起火？

8月初，韓國(guó)仁川一公寓地下車庫(kù)停放的電動(dòng)汽車自燃引發(fā)火災(zāi)，40輛汽車被燒毀，100輛車遭到熱損和熏黑，480多戶停水停電，滅火動(dòng)用了80部消防車，200余名消防人員，事故損失高達(dá)千萬(wàn)元。

據(jù)央視網(wǎng)今年6月的一則報(bào)道，近六年的新能源汽車火災(zāi)報(bào)告顯示，每年6~8月都是自燃高發(fā)期，但自燃率呈下降趨勢(shì)，已經(jīng)從2021年的1.85/10000降低到了0.96/10000，甚至低于燃油車的1.5/10000。

盡管如此，這并不意味著可以掉以輕心，事實(shí)表明，新能源車自燃后更難撲救。由于滅火時(shí)有水做導(dǎo)體，很容易引起復(fù)燃，甚至間隔5~6天還可能發(fā)生復(fù)燃。

為什么新能源汽車頻頻起火？主要原因分兩大類。一類是內(nèi)因，如電池企業(yè)在電芯制造過(guò)程中混入粉塵雜質(zhì)、極片邊緣毛刺，枝晶、析鋰等；另一類是外因，如車輛碰撞、異物刺入、電池過(guò)充過(guò)放、高溫暴曬等。這些誘因會(huì)造成電池?zé)崾Э兀M(jìn)而引發(fā)電池起火。

03電池?zé)崾Э貢r(shí)都發(fā)生了什么？

熱失控是指電池單體放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫度不可控上升的現(xiàn)象。從開始自產(chǎn)熱到熱失控結(jié)束，鋰離子電池會(huì)經(jīng)歷高溫容量衰減、SEI膜分解、負(fù)極活性物質(zhì)與電解液反應(yīng)、隔膜熔化、正極活性物質(zhì)分解、電解液分解、負(fù)極活性物質(zhì)與黏結(jié)劑反應(yīng)、電解液燃燒等過(guò)程。

整個(gè)過(guò)程會(huì)生成大量氣體，如氧氣、二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、一氧化碳、氫氣等，并產(chǎn)生大量的熱，其在電池內(nèi)部快速積累，使電池內(nèi)部溫度、壓力迅速增大，進(jìn)而引起燃燒甚至爆炸事故。

多篇報(bào)道顯示，電池從冒煙到起火，短則5秒，長(zhǎng)不過(guò)3~5分鐘；從車外可見(jiàn)明火到駕駛艙起火，僅有64秒，留給人們的處理、逃生時(shí)間非常有限。

04如何提升電池安全？

為保障新能源汽車動(dòng)力電池安全，我國(guó)出臺(tái)了三項(xiàng)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，《?電動(dòng)汽車安全要求》（GB 18384-2020）、《?電動(dòng)客車安全要求》（?GB 38032-2020）?和《?電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》（GB 38031-2020）。

今年5月還對(duì)GB 38031進(jìn)行修訂，發(fā)布《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》（征求意見(jiàn)稿）。其適用范圍從原來(lái)的“電動(dòng)汽車用鋰離子電池和鎳氫電池等可充電儲(chǔ)能裝置”擴(kuò)大至各類“電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池”，且要求動(dòng)力電池要最終達(dá)到“發(fā)生熱失控后不起火、不爆炸”，讓車內(nèi)乘員有足夠的逃生時(shí)間。

為了提升電池安全，各大電池廠商及車企紛紛在電池的材料、結(jié)構(gòu)、電池管理等方面不斷加碼。

　　電池材料上，磷酸鐵鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較好，耐高溫，三元鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池次之；

　　防火隔熱材料上，多采用氣凝膠、云母、防火涂料、熱陶瓷等，其中氣凝膠是電芯隔熱最理想的材料，不僅質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，隔熱效果也是傳統(tǒng)隔熱材料2至5倍；

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，一般會(huì)進(jìn)行防塵防水、防火阻燃、泄氣閥等設(shè)計(jì)。也有車企采用新型設(shè)計(jì)，如小米SU7采用“電芯倒置”技術(shù)，泄壓閥朝下，極端情況快速向下釋放能量，最大程度保證乘員艙安全；

　　電池管理上，通過(guò)電池管理系統(tǒng)（BMS），對(duì)電芯的電壓、電流、溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合自然散熱、強(qiáng)制風(fēng)冷、液冷、直冷等方式，保持電池內(nèi)和電池間的溫度均衡，防止電池過(guò)熱。

05熱失控前的最后一道防線

值得注意的是，利用多原理傳感技術(shù)對(duì)電池?zé)崾Э厍捌谶M(jìn)行監(jiān)測(cè)，并聯(lián)動(dòng)汽車消防滅火裝置遏制火災(zāi)發(fā)生，是新能源汽車電池安全的最后一道防線。

《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》（征求意見(jiàn)稿）給出“針刺、外部直接加熱、在電池單體內(nèi)部布置加熱片”三種熱失控觸發(fā)試驗(yàn)方式，制造商可任選其一。

如未觸發(fā)，則試驗(yàn)通過(guò)；如電池單體發(fā)生熱失控，則應(yīng)提供報(bào)警信號(hào)，且報(bào)警信號(hào)的發(fā)出時(shí)間應(yīng)不晚于觸發(fā)單體熱失控之后的5分鐘。

???鋰電池?zé)崾Э囟嗪弦粋鞲衅?/span>

電池?zé)崾Э氐牟煌A段會(huì)析出多種氣體，并能引發(fā)溫度、氣壓等參數(shù)的變化。基于此，漢威科技集團(tuán)研發(fā)推出鋰電池?zé)崾Э囟嗪弦粋鞲衅?/span>。

鋰電池?zé)崾Э囟嗪弦粋鞲衅骺梢詫?duì)PACK電池包熱失控觸發(fā)前釋放的微量CO2、CO、VOC氣體濃度，以及溫度、壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，并與汽車BMS聯(lián)動(dòng)，一旦監(jiān)測(cè)到指標(biāo)異常，將立刻發(fā)出預(yù)警，啟動(dòng)電池消防滅火裝置，為駕乘人員爭(zhēng)取更多逃生時(shí)間。

???陣列式柔性薄膜壓力傳感器

同時(shí)，新能源汽車電池發(fā)生熱失控之前會(huì)分解出少量的氣體，并造成電池鼓包形變，或是因外部碰撞造成電池包變形，這些都會(huì)導(dǎo)致電池包表面的壓力發(fā)生變化。基于此，漢威科技集團(tuán)還創(chuàng)造性地將陣列式柔性薄膜壓力傳感器用于PACK電池包的鼓包檢測(cè)。

陣列式柔性薄膜壓力傳感器可以及時(shí)監(jiān)測(cè)到輕微的壓力變化，結(jié)合汽車BMS，可以智能評(píng)估、分析發(fā)生燃燒、爆炸的可能性，并更早地發(fā)出預(yù)警，聯(lián)動(dòng)電池消防滅火裝置，為駕乘人員爭(zhēng)取更長(zhǎng)的應(yīng)急處理及逃生時(shí)間。