新能源车自燃频发，电池是如何“失控”的？

2023-10-07 13:57

智车科技IV

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本文来源：智车科技

近些年，随着新能源汽车的逐渐普及，其销量大有赶超燃油车的趋势。然而在消费者购买新能源汽车时，首当其冲需要考虑的便是安全问题。而一则则爆出的新能源汽车自燃、碰撞后起火的新闻无一不触动着消费者们的神经，使得很多观望的用户迟迟难以做决定。

一般而言，电动汽车起火自燃往往是其内部的锂离子电池组自燃所导致的。那么在新能源汽车技术高速发展的今天，到底是否还存在电池安全问题的隐患，为了保障车辆的电池安全，生产厂商们又做了哪些努力呢？

易失控的锂离子电池

锂离子电池对于大众而言并不陌生，2019年，诺贝尔化学奖授予了三位对锂离子电池发明和发展具有杰出贡献的科学家与工程师。

一般来说，一块锂离子电池的内部大概分为三层，负极-电解液-正极，电流从正极流向负极。为了产生电流，需要将锂离子电池中的锂原子与电子分开，通过迫使电子的移动从而产生电流。具体来说，锂离子电池中有两条通路，一条是分隔开正负两极的聚丙烯、聚乙烯的多孔隔膜，这类多孔隔膜类似口罩中的熔喷层，可以透过锂离子，但会阻隔电子。而另一条路则是给电子通过，用以产生电流。

当我们给一块电量为0的锂离子电池充电时，氧化锂会变成锂离子和电子，由于电子不能通过电解液，只能通过外电路流向负极，而锂离子可以从电解液中穿过，并储存在负极的石墨里，当所有的锂都跑到负极，电池就充电完毕。相反，如果将充电的电源换成负载，电子便会通过外电路流向正极，与重新穿过电解液的锂离子在正极汇合，变成锂氧化物，放电结束。

说到这里，感觉锂离子电池的充放电过程非常正常，貌似没有会出问题的地方。其实不然，问题就出在电池的电解液之中。由于锂是最活泼的金属之一，这要求锂离子电池内部不能使用水作为电解质溶剂，那么电池内部锂离子的运输，只能依赖醚类、酯类等有机溶剂。这类电解液容易在高温下蒸发，与氧气形成化学反应，导致燃烧或电池短路。虽然科学家们在正负极之间插入了一层微孔膜，只允许锂离子通过，比电解液更耐高温。但如果温度升高到某种程度或是电池遭受剧烈撞击，隔膜也会产生破裂，从而导致电池短路，发生燃烧。

热失控与电失控

讲完了锂离子电池的构造原理，与可能发生电池短路的原因，我们可以发现，可以将锂离子电池的意外失控分为两类，热失控和电失控。

所谓热失控，是指电池内部温度持续升高。造成热失控的原因很多，主要是由于电池内部短路。短路电流会产生大量的热量，使得有机电解液分解-电池鼓包-最终电池破裂-自燃-爆炸。几年前报道出来的三星Note 7手机的几起事故，就是由于电池内部金属毛刺或隔膜破裂，进而引发短路而造成的。

在非撞击的情况下，电池内部结构或材料的缺陷也可能会导致热失控。例如正极、负极的金属极片可能存在一些切割、加工所造成的锋利凸起，会划伤脆弱的隔膜，从而导致电池持续性内短路，最终引发电池热失控；亦或者如果电池材料有杂质，造成锂离子沉积在电极材料表面，就会产生尖锐的锂枝晶，刺破隔膜而热失控。而各类电动汽车受到撞击之后，如果电池被穿刺，也会造成电池内部短路从而失火爆炸。

如果说热失控是电池内部缺陷或外界意外导致的，而电失控往往来自于人为因素。在电池充电时，如果电池已经被完全充电，但电路控制系统并没有结束充电过程，或者放缓充电速度，将会使得电池过度充电，产生电失控。

一种情况是已经没有锂离子可以继续迁移到负极从而沉积，那么电池内部的有机电解液将在电极上分解，从而产生大量气体，导致电池鼓包、爆炸。另一种是过度充电。当电池充满时，还有自由锂离子可以迁移至负极，而负极的石墨已经被填满，此时锂离子只能沉积在石墨外侧析出锂金属单质。锂金属单质将会产生枝晶，从而刺穿隔膜，引发热失控，最终导致电池自燃、爆炸。

电池安全，厂商们各显神通

分析完了新能源汽车电池可能出现问题的原因，那么目前的技术能够保障车辆安全吗？主流大厂们又是如何处理电池热失控问题的呢？事实上，厂商们的努力大体可以分为两个方面：主动安全技术和被动安全技术。

主动安全技术，是指动力电池本身的质量要过硬，电芯设计和冷却系统没有缺陷，电池的排布合理等等。例如当汽车电池进行放电时，由于温度提升非常快，需要采用主动的冷却降温技术。上汽通用的做法便是给电池包加装液冷系统，从而对整块电池包散热。同时也在电芯之间设置了专门的隔热墙，从而降低电芯间的热量传递。

除此之外，部分研发实力较强的大厂会独创性地发明新型技术，来主动保障电池自身的安全，这其中比亚迪的刀片电池必然是不可忽视的存在。作为一种新型的动力电池结构，它将单体电池压缩到极致，提高了空间利用率和安全性。刀片电池可以有效防止短路、过热、穿刺等故障，即使在极端情况下也不会发生爆炸。无论哪种，这样将电池内部可能出现的漏洞都考虑到并对症下药，从而保障电池本身的质量安全，便是主动安全技术所需考虑的部分。

与之对应的，被动安全技术便是将动力电池的外部做层层加固，从而保障电池安全。例如吉利发布的“神盾电池安全系统“，是一套基于电池，同时融合了架构、整车、智控、云端安全的“无盲区”安全防护系统。

而沃尔沃则是在电池系统的感应器之间都采用了可靠的硬线连接，能够抵御电磁干扰，避免信号丢失，从而降低热失控的风险。长城汽车自主研发的大禹电池技术，则在电池结构上进行创新，可以让电池包抗住最高1037°C高温不失控，保障电池正常使用周期内不起火、不爆炸，为新能源用车提供更高的安全保障。

总结

作为锂电池的消费大户，新能源汽车的电池安全问题已然成为消费者买车时最为看重的因素，而之前屡屡发生的纯电车自燃、碰撞后起火的新闻更是加重了用户的担心。作为新能源汽车最为昂贵且最难维修的部分，电池技术必然倾注了主机厂以及动力电池供应商的所有研发心血。相信通过对于电池安全技术的重视，新能源汽车定会更加稳定，让消费者更加放心地去购买使用。

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原文标题 : 新能源车自燃频发，电池是如何“失控”的？