电动汽车为何会自燃?
1)电池短路是个重要因素
有了上面这些直观事例的展现,我们下面来聊聊最核心的问题,为何电动汽车会出现自燃。我们了解,一台电动汽车除了电机、电控,电池也是本身一个重中之重的点,作为动力源,很多隐患都与它有关,其重要性不言而喻。
磷酸铁锂离子电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。它的优势很明显,就是安全性能较高,从化学层面来说,磷酸铁锂中的磷酸铁锂晶体P-O键非常稳固,难以分解,因此表现出的化学特性就是在高温下不会崩塌,也就是不容易燃烧,因此使用的安全性较高。缺点也很明显,能量密度低,同样的电动汽车布置空间,三元锂离子电池的续航里程会比磷酸铁锂离子电池要高,毕竟三元锂离子电池的能量密度要高于磷酸铁锂离子电池,从数值上说,磷酸铁锂离子电池的能量密度基本可以达到120Wh/kg(2017年-2018年工信部数据),而三元锂电已经在140Wh/kg左右(同样工信部2018年数据),这也是为何现阶段三元锂离子电池成为纯电乘用车的主流。而关于商用车,动力锂电池的使用情况正相反,重要是以磷酸铁锂为主,重要因为纯电动客车往往要多块动力锂电池叠加,而磷酸铁锂离子电池安全性更高,出现安全事故的几率较低。
说白了就是,电池的发展阶段和趋势就是向更高的能力密度走,要有这个步伐,但过快的话,负面的影响也是相辅相成的,即能力密度越高越激进,不稳定性和风险也会随之增高,所以相关的配套安全设计和解决方法也要更完善。
从基理上说,电池都有短路风险,小到平时玩的电动汽车大到今天聊得纯电动汽车,只要使用动力锂电池从理论上都可能发生短路,但动力锂电池从研发到量产,其实经过了大量的试验和验证,同时正规的纯电动汽车也会从单个电池包到整车都重新进行试验,因此关于动力锂电池包,它的安全性还是有一定保证,大家也不要出现恐慌。
2)电控(BMS)和过充电可能是最大元凶
当然,电池过充电也是造成静止状态下自燃的一个可能因素。因为过充电可能导致电池内压升高,同时电池内部也会出现大量气体,因此会有爆炸的隐患。这时我们会问了,BMS(电池管理系统)不是有过充保护吗?为何还会出现这种情况,大家要清楚,电控系统的稳定性一直是工程师们研发和测试的重点。
关于电动汽车来说,假如电池热失控,绝大部分都是充电过充引起,这就是充电自燃的重要原因。当然关于电动汽车来说,单靠BMS对电池进行安全控制,风险还是太大,BMS属于软件控制,不同厂家的电芯由于型号不同,性能差异性比较大,BMS要根据不同情况进行调整,因此设计会十分复杂。
由于目前主机厂给供应商的成本压力,有些厂商会让供应商取消SSD,这样全靠BMS控制的风险太大了,当然,爆炸的这台老款特斯拉目前不确定是否只有BMS来控制过充,目前得到的信息是,车主在此之前刚刚进行了超充,当时的续航为350km,在回到地库后并未进行充电。(注:此为车主表述。)
3)外因同样不容忽视
除了上面提到的一些电动汽车内部因素,其实外因也是造成电动汽车燃烧的重要因素。其中最常见也是破坏性最大的两类问题就是挤压和针刺,这两类问题中,挤压是最受关注的重点。
针刺说的白话点就是对电池包的某个小的区域进行挤压,从原理上跟碰撞近似,出现的后果自然也是发烟后燃烧。这些问题其实在电池包研发前期就会考虑,车企也会通过一系列相关的滥用试验进行测试,除此之外,包括低温、高温、耐久性试验都是出厂前的必要操作,但从之前发生的事故也表明,在受到严重撞击时电池自燃的案例也时常发生。