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新能源汽車真能做到不起火、零自燃嗎?

作者:海灣消防設(shè)備 文章來源:http://xazypd.com/ [ ]

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

不起火、零自燃,新能源汽車真能做到嗎

01新能源汽車到底有多受歡迎?

據(jù)中汽協(xié)、乘聯(lián)分會數(shù)據(jù),截止今年7月,新能源汽車國內(nèi)銷量522.6萬輛,同比增長34.3%,滲透率達(dá)51.1%,同比提升15%。換句話說,每銷售100輛乘用車,一半都是新能源。

8月11日,國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》,意見指出要大力推廣新能源汽車,推動城市公共服務(wù)車輛電動化替代,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、爆炸事故時有發(fā)生。

02新能源汽車電池為何頻頻起火?

8月初,韓國仁川一公寓地下車庫停放的電動汽車自燃引發(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,滅火動用了80部消防車,200余名消防人員,事故損失高達(dá)千萬元。

據(jù)央視網(wǎng)今年6月的一則報道,近六年的新能源汽車火災(zāi)報告顯示,每年6~8月都是自燃高發(fā)期,但自燃率呈下降趨勢,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。

不起火、零自燃,新能源汽車真能做到嗎

盡管如此,這并不意味著可以掉以輕心,事實表明,新能源車自燃后更難撲救。由于滅火時有水做導(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、電池過充過放、高溫暴曬等。這些誘因會造成電池?zé)崾Э?,進而引發(fā)電池起火。

03電池?zé)崾Э貢r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)、電解液燃燒等過程。

整個過程會生成大量氣體,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,進而引起燃燒甚至爆炸事故。

多篇報道顯示,電池從冒煙到起火,短則5秒,長不過3~5分鐘;從車外可見明火到駕駛艙起火,僅有64秒,留給人們的處理、逃生時間非常有限。

04如何提升電池安全?

為保障新能源汽車動力電池安全,我國出臺了三項強制標(biāo)準(zhǔn),《?電動汽車安全要求》(GB 18384-2020)、《?電動客車安全要求》(?GB 38032-2020)?和《?電動汽車用動力蓄電池安全要求》(GB 38031-2020)。

今年5月還對GB 38031進行修訂,發(fā)布《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(征求意見稿)。其適用范圍從原來的“電動汽車用鋰離子電池和鎳氫電池等可充電儲能裝置”擴大至各類“電動汽車用動力蓄電池”,且要求動力電池要最終達(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)計上,一般會進行防塵防水、防火阻燃、泄氣閥等設(shè)計。也有車企采用新型設(shè)計,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,通過電池管理系統(tǒng)(BMS),對電芯的電壓、電流、溫度等進行監(jiān)測,結(jié)合自然散熱、強制風(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)對電池?zé)崾Э厍捌谶M行監(jiān)測,并聯(lián)動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。

《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(征求意見稿)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)試驗方式,制造商可任選其一。

如未觸發(fā),則試驗通過;如電池單體發(fā)生熱失控,則應(yīng)提供報警信號,且報警信號的發(fā)出時間應(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段會析出多種氣體,并能引發(fā)溫度、氣壓等參數(shù)的變化?;诖耍?/span>漢威科技集團研發(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? style=鋰電池?zé)崾Э囟嗪弦粋鞲衅骺梢詫ACK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、壓力進行實時精準(zhǔn)監(jiān)測,并與汽車BMS聯(lián)動,一旦監(jiān)測到指標(biāo)異常,將立刻發(fā)出預(yù)警,啟動電池消防滅火裝置,為駕乘人員爭取更多逃生時間。

???陣列式柔性薄膜壓力傳感器

同時,新能源汽車電池發(fā)生熱失控之前會分解出少量的氣體,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。

陣列式柔性薄膜壓力傳感器

陣列式柔性薄膜壓力傳感器可以及時監(jiān)測到輕微的壓力變化,結(jié)合汽車BMS,可以智能評估、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)動電池消防滅火裝置,為駕乘人員爭取更長的應(yīng)急處理及逃生時間。


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