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新能源汽车动力电池不起火?

2025-04-21 09:12

从化学本质、工程实践以及热力学规律来看,新能源汽车动力电池在热失控时,发生起火燃烧现象是必然的。基于此必然结果,行业内只能通过相关技术手段去尽可能降低事故发生的风险与概率,或通过技术手段去实现事故延迟发生的可能,从而为乘员争取逃生的机会,那些打着“0起火”、“不燃烧”口号的企业在不告知前提条件时,本就是个违背科学常识的误导性表述,而那些瞎起哄的媒体更是罪恶的推手。

一、电解液的化学特性

锂离子电池的核心结构由正极(如三元材料NCM/NCA或磷酸铁锂LFP)、负极(石墨或硅基材料)、电解液(碳酸酯类有机溶剂+锂盐)及隔膜组成。其中,电解液作为锂离子传输介质,其可燃性直接决定了电池的潜在火灾风险。

1)可燃成分:碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)等溶剂闪点低于40°C,遇高温或电火花极易燃烧。

2)分解副产物:过充或高温下,电解液分解产生氢气、一氧化碳等可燃气体,加剧燃烧烈度。

当电池因短路、过充、机械损伤或热滥用导致内部温度超过临界值时,将触发链式放热反应:

1)正极释氧:三元材料(如NCM811)在高温下分解释放氧气,为燃烧提供助燃剂。

2)SEI膜破裂:负极表面固态电解质界面(SEI)崩溃,导致电解液与锂化石墨直接反应,释放大量热量。

3)隔膜熔毁:聚烯烃隔膜在130°C以上收缩或熔化,引发内部短路,进一步升高温度。此过程一旦启动,仅凭电池自身结构无法完全阻断,最终可能导致明火或爆炸。

二、工程防护

为抑制热失控,当下通过相关手段去提升产品应用的安全性,风险的降低这并不意味着没有,即没有什么系统是100%不失效的,我们能做的是尽可能降低产品失效的概率。

1)热管理系统的边界:通常可将电池工作温度控制在25-40°C,但若遭遇极端工况时,散热效率可能低于产热速率,此时风险发生的概率将提升。为此,业内通过如相变材料等新技术的应用,通过其吸热特性去延缓温升,但材料热容有限,无法应对长时间的热积累。

2)结构防护:通过铝合金或复合材料外壳的应用可抵御低速碰撞,但在高速撞击或尖锐物体穿刺时,电池包仍可能遭受机械损伤,此结果同样会提升风险发生的概率。为此,业内通过气凝胶等隔热材料的应用去延缓热蔓延,但若单个电芯热失控能量过高(如高镍三元),相邻电芯仍可能被引燃。

3)BMS的失效:BMS通过算法、感知系统参数对电池包系统进行精准控制,但随着应用时间的累积,温度、电压传感器的精度偏差可能导致热失控预警延迟,从而提升风险发生的概率。常规下,BMS依赖预设模型识别异常,对未知滥用场景缺乏应对能力。

以上种种手段、新材料、新技术的应用都旨在降低动力电池风险发生的概率,而无法将此概率降低为0,要知道任何能量存储系统在开放环境中均存在熵增过程。锂离子电池在将化学能转化为电能时,必然伴随热量产生,尽管工程优化可减少异常产热,但无法彻底消除局部过热的可能性。在伴随着电池老化导致的性能衰退,这可能让使用后期的风险上升,而法规要求的厂商测试多聚焦于新电池状态。

三、行业误导的潜在危害

当行业开始大肆宣传‘不燃烧’‘0起火’但又不解释其前提条件与应用背景时,这种断章取义的不正确内容将导致大部分用户忽视正确的使用规范,就犹如某些厂家在宣传AEB(自动紧急制动)时,通常只会告知用户“我们有这个非常先进的功能”,而一旦发生事故时,便开始推脱责任说“用户没有按照规范使用,速度不能超过XX”。这类事件的发生将导致用户心理落差,从而引发对新能源技术的非理性恐慌。    

而某些媒体听风就是雨,还经常夸大内容,这极易对不了解真实信息的用户起到反向引导作用。

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图1 GB38031 电动汽车用动力蓄电池安全要求

标准都是有要求而且写的清清楚楚,请你们先研究标准再发表言论,一上来就‘不起火,不爆炸。。。’不是误导别人吗。

四、总结

如果资源过度集中于营销导向的“安全标签”,而非真正突破性技术,那么行业标准的制定可能被商业话语权绑架。

五、一图读懂GB GB38031-2025(来源:装备工业一司)  

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来源:觉知汽车

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