鉅大LARGE | 點擊量：985次 | 2019年05月14日
新能源車電池為什么會起火
最近電動汽車可是又“火”了一把，電池起火讓剛剛放下里程焦慮的消費者們又多了一塊心病，動力電池究竟有哪些種類、有什么性能優(yōu)劣勢以及為何會起火？今天我們帶大家從電芯到電池組逐一解析。
一、動力電池的類別
首先我們常見的新能源電動汽車所搭載的電池，使用環(huán)境相對惡劣，且對容量、體積及重量等一些參數(shù)有較高的要求，其中電池主要性能指標包括：電壓、容量、內(nèi)阻、能量、能量密度、功率、使用壽命，在眾多可循環(huán)使用電池中，鋰電池的各方面性能參數(shù)最為適合純電動汽車的使用場景。
鋰離子電池屬于新一代電池，也是目前對容量要求較高的用電器使用較多的電池。在新能源電動汽車上，主要使用磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池，所謂磷酸鐵鋰電池，是指正極材料采用磷酸鐵鋰的鋰離子電池，早期由于其造價低（不含稀有貴金屬，磷、鐵資源豐富，價格低）、熱穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，磷酸鐵鋰電池被用作動力電池。
不過隨著用戶對續(xù)航里程的要求提高，在乘用車領(lǐng)域，相對來講能量密度較低的磷酸鐵鋰電池逐漸被三元鋰電池替代。而在商業(yè)用車及公交車上，磷酸鐵鋰電池還會有一些應(yīng)用，主要針對行駛路徑相對固定或短途運輸?shù)能囕v，因為低成本及高安全性對于商業(yè)用途來講更重要。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
三元鋰電池的全稱為“正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA）等三元聚合物的鋰離子二次電池”。根據(jù)正極材料的混合比例不同，三元鋰電池分為多個體系，例如NCM811、NCM622、NCM333，數(shù)字代表3種元素的混合比例，例如NCM811內(nèi)的鎳鈷錳以8：1：1為混合比例，也是目前能量密度最高的鎳鈷錳三元鋰電池。不過配比調(diào)整也存在利弊，鎳（Ni）提高后隨之容量提升，但穩(wěn)定性也會降低，電池安全性受影響。對于新能源車來說，續(xù)航里程的提高是硬性指標，而安全方面更為重要。
二、不同外形電芯的特性
新能源電動汽車要求電池組的比能量高、比功率大、充放電效率高、相對穩(wěn)定性好、使用成本低、安全性好。有這么多的要求，對電芯的要求非常嚴格。在車內(nèi)電芯并不是獨立存在的，需經(jīng)過編排成為電池組，結(jié)合車身結(jié)構(gòu)、散熱系統(tǒng)及電控系統(tǒng)，組成一套密閉的電池組，為車輛供電。
大多數(shù)純電動汽車的電池組都安裝在底盤處，主要是底盤相對平整且面積更大，方面布置電池組，但也帶來了安全隱患，行車過程中難免會出現(xiàn)磕碰底盤的狀況，與傳統(tǒng)燃油車不同的是，電池組的位置可能要比油箱更低，更容易被磕碰到，且容易造成電池組內(nèi)出現(xiàn)短路等極端狀況。
根據(jù)需求，電池廠商將電池包裝成多種外形，滿足不同車型的需求，目前常用的有圓柱型、方形、軟包電池，車企會根據(jù)不同車型設(shè)計電池組，選擇相應(yīng)的電芯布置在電池組內(nèi)部。
各類形狀電芯優(yōu)劣勢對比制造工藝優(yōu)勢劣勢特性圓柱圓形卷繞式一致性好、工藝成熟、成本低、組成靈活成組后散熱系統(tǒng)復(fù)雜，能量密度低外殼材質(zhì)多數(shù)為鋼，造成能量密度低方形方形卷繞式散熱性能好、組成靈活、殼體高硬度提升安全性尺寸相對固定導致成本高鋼制殼體過重，目前部分換為鋁制殼體軟包方形層疊式重點輕、能量密度高、尺寸變化靈活強度差易損、易漏液、成組后散熱系統(tǒng)復(fù)雜、一致性差鋁塑膜為電池外包裝，導致易損，適合固態(tài)電池愛卡汽車網(wǎng)制表圓柱狀電池：
圓柱型電池我們常見的型號有18650，這一組數(shù)字代表著圓柱的直徑為18mm，長度為65mm，0表示為圓形柱狀電池。18650電芯具有高功率輸出和高能量密度的特點，滿足高續(xù)航及快速充放電。
由于電池組所需的電芯單體數(shù)量很高，需要電芯適合大規(guī)模標準化生產(chǎn)滿足供給，恰恰圓柱形電池符合這一要求。不過圓柱型電池也具備劣勢，單體數(shù)量太大會造成電池組的管理系統(tǒng)復(fù)雜，散熱方式設(shè)計困難等，同時影響電池組的能量密度。當然，電芯的一致性也非常重要，單體數(shù)量多意味著故障率也更高，一個電芯出問題，輕則導致電池組容量降低，重則可能導致過熱起火。能量密度越高，放電產(chǎn)生的熱量也越多，意味著容易出現(xiàn)熱失控的情況。
目前在我國有多家電芯生產(chǎn)企業(yè)為純電動汽車提供電芯。在電池組內(nèi)，電池模塊由多個電池單體組成，但通常整車廠僅具備封裝電池模塊的能力，并不能生產(chǎn)電池單體。
由此看來，一款車型能否順利推出和量產(chǎn)交付，很大程度會受制于電池單體生產(chǎn)企業(yè)提供的電芯質(zhì)量及產(chǎn)能，最終能夠直接影響整車廠電池組的產(chǎn)出及新車的生產(chǎn)交付。
特斯拉是目前大規(guī)模使用圓柱形電芯的品牌，不過特斯拉使用的電芯是來自松下的NCA（鎳鈷鋁）三元鋰電池。
以特斯拉ModelS為例，搭載的電池組內(nèi)包含超過7000節(jié)18650電芯，大量電芯單體給電池組的散熱及管理系統(tǒng)帶來更大壓力。而在今年上市的特斯拉Model3上，已經(jīng)改為使用21700電芯，電芯單體的數(shù)量也大幅降低，可以理解為電芯的管理難度及故障率降低，整個電池組的安全性提高。
方殼狀電池：
方殼電池最大的優(yōu)點就是由于外形規(guī)整，方便在電池組內(nèi)布置、設(shè)計電池組的整體外形。方殼電池的散熱更容易設(shè)計，可靠性好，有泄壓閥，短時間出現(xiàn)過熱可盡快釋放壓力，保證電池組的安全。但方殼電池的外殼型號頗多，且尺寸相對固定，導致造價稍高。
目前，很多國產(chǎn)品牌都會采用方殼電池作為電芯，電芯單體有一定的安全措施保證安全，提升整個電池組的安全性，同時造型規(guī)整也更容易排布。
比亞迪秦ProEV500的電池組采用自主研發(fā)的鎳鈷錳三元鋰電池，并以方殼形式封裝形成電池組，鎂鋁合金材質(zhì)的電芯殼體，比圓柱型電池所采用的不銹鋼殼體的重量更輕，對提升能量密度有所幫助。
最終秦ProEV500的電池組能量密度達到160.9Wh/kg，容量為56.4kWh，能夠提供NEDC工況420km的續(xù)航能力。
軟包電池：
軟包電池因為沒有沉重的外殼，相對重量更輕，電池形狀也可靈活改變，適應(yīng)性強且能量密度更高。不過凡事必有利弊，沒有外殼的它僅靠鋁塑膜作為外包裝，讓電芯的機械強度存在短板，封口的工藝難度也較大，導致電芯的一致性稍差。
軟包電池的一致性差，會導致整個電池組的穩(wěn)定性下降。最大的問題就是溫度控制，個別電芯的溫度過高可能引起火情，或電池管理系統(tǒng)為保證某個電芯溫度在安全范圍內(nèi)，導致整組電池的性能下降。所以說如果想采用高能量密度的軟包電池，需要配合高效的散熱系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)。
圖中帶有“水道”的金屬片是為軟包電池特殊設(shè)計的冷卻片，它可將冷卻液導入水道內(nèi)進行散熱，確保電池始終處于合適的工作溫度。最終通過一個框架將電芯、冷卻片以及起保溫及承受壓力作用的泡棉組合起來，形成了一個獨立的堆垛單元。
把若干個電池堆垛單元進行組合，安裝相關(guān)連接線束、電壓電流溫度采集模塊、繼電器總成等相關(guān)零件，保證每個電芯的工作狀態(tài)可被實時監(jiān)控并有針對性的進行控制，最終形成一套車載的電池模組。
以上所介紹的軟包電芯及電池組就是來自上汽通用別克旗下的首款純電動產(chǎn)品VELITE6，目前行業(yè)中采用軟包電池的純電動汽車大多來自合資品牌，同時刺激了國內(nèi)軟包電池市場。雖然軟包電池能量密度高，但軟包電池對電池管理系統(tǒng)及電池組的散熱性能要求較高，大面積普及還需一定時間。
三、關(guān)于車輛起火
目前我們可見的幾起電動車起火事故，一種情況為車輛狀態(tài)無異常，靜止狀態(tài)下自燃起火；另一種情況，車輛電池組本身受損，例如碰撞、穿刺等情況，在車輛未使用的情況下自燃起火。
電池組起火后，屬于無氧燃燒狀態(tài)，從可見煙霧到形成明火的速度非?？?。由于是無氧起火，所以常規(guī)的干粉滅火器、二氧化碳滅火器發(fā)揮不了作用，只能盡快使用消防栓噴淋起火點降溫滅火。但電池組為封閉式設(shè)計，且安裝位置大都在車輛底部，噴淋很難直接作用于起火點，這就是滅火效率低的原因。
綜上所述，為了避免由于個別車輛存在隱患從而傷及無辜，未來純電動汽車停放時是否應(yīng)該安置在特殊車位？是否應(yīng)該提高驗車頻率，監(jiān)測電池組狀況？這都是今后純電動汽車在使用層面我們應(yīng)該考量的問題。
四、對使用電動車的一些建議
1、日常使用過程中，如果發(fā)生托底或任何原因?qū)е碌牡妆P磕碰，盡可能前往4S店由專業(yè)人員對車輛進行檢測，雖然繁瑣但小心駛得萬年船，帶著隱患用車可能會傷及自身甚至殃及周邊，例如特斯拉地庫起火事件。
2、時值當下，馬上進入夏季，氣溫逐漸升高，雖然新能源電動汽車沒有內(nèi)燃機，但高溫對底盤部位的電池組提出考驗。北方很多城市會有飛絮漫天的情況，很多新能源車采用水冷式設(shè)計為三電系統(tǒng)降溫，如果大量飛絮堵塞車頭部分的水箱，可能會造成散熱不暢，影響電池組的溫度控制。
3、通過積水路段還是要注意慢行，切不可膽大妄為，電池組雖然已經(jīng)有一定程度的防水性能，但隨著使用時間的增長，難免出現(xiàn)接線處、電池密封老化的現(xiàn)象。
4、整車出現(xiàn)碰撞后，也可能會導致電池組變形，這時電池組內(nèi)部的一些化學反應(yīng)已經(jīng)不是常規(guī)狀態(tài)下的“可控”和“有序”，而是呈現(xiàn)出不可控和無序的狀態(tài)，導致能量的快速劇烈釋放，出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，如果發(fā)生嚴重碰撞要有應(yīng)對火情的意識，盡快離車。
五、關(guān)于自燃后的理賠問題
車輛汽車保險的業(yè)務(wù)范圍中，自燃屬于比較特殊的情況。首先汽車基本險種中的車損險，理賠責任范圍內(nèi)的情況包含碰撞、傾覆、墜落、火災(zāi)等，但并不包括自燃。
因為自燃的成因比較復(fù)雜，有可能是車輛本身質(zhì)量問題，也有可能是車主后期使用過程中有過改裝，造車電路等存在不安全隱患誘發(fā)失火。不過車輛自燃，可以通過對應(yīng)的附加險避免損失，比如自燃險。責任范圍是在沒有外界火源的情況下，由于車輛自身的電器、電路等相關(guān)系統(tǒng)，導致車輛自燃，其中包括所載貨物自身原因起火燃燒造成車輛損失的，也在理賠范圍之內(nèi)。
汽車自燃事故的責任認定，首先需要確定是“自燃”。也就是說由于車輛自身的缺陷而不是使用者的過錯導致起火，同時消防部分、交警部門、或有資質(zhì)的第三方鑒定機構(gòu)對起火原因進行鑒定，再確定起火事故由汽車生產(chǎn)廠商或車主負責。
用車過程中很多不經(jīng)意間的行為，都有可能帶來自燃的隱患，比如行李廂留存大量物品，尤其是電池、壓縮氣體等易燃易爆的物品。值得一提的是改裝問題，很多用戶加裝行車記錄儀，覺得走明線影響美觀，但通過保險盒走暗線很有可能由于施工質(zhì)量欠佳造成線路虛接，最終導致短路、起火，引發(fā)車輛自燃事故。
編輯點評：新能源電動汽車真的危險嗎？其實無論傳統(tǒng)燃油車還是新能源電動汽車都具有一定的危險性，只不過傳統(tǒng)燃油車大家更熟悉，技術(shù)相對也更成熟，即便出現(xiàn)事故也有更多的經(jīng)驗從而合理、快速處置。我們希望大家能夠正視新能源電動汽車，理性看待每一次事故的原因以及聽從、學習處置方法，而不是新鮮事物出現(xiàn)瑕疵就以點概面，否定全盤。
