多年前看到一个新闻:广州陵园西路(当时全国最大的手机市场之一)有一位店员一边手机充电一边打电话。突然间,手机电池爆炸了。
很不幸手机刚好在脖子动脉附近,后面的事情再没有心情描述下去了 ……
事后调查,因为是使用了山寨的充电器或者电池造成。陵园西路还是早年经常出没的地方,后来我晚上都不敢把手机放在枕边充电了。
有关锂电池的各种事故,大家见到的都是引起火灾甚至爆炸等案例,说白了就是电池出毛病了(内因或外因),电池产生热的速度远高于散热速度,而热量大量累积而未及时散发出去所引起的。
关于电池的这类事故,有一个正式的名字——热失控。
其实一般电池热失控在电子产品中出现的概率是千万分之一,类似三星 Note 7 那样的事件也是万中无一了。
而电动车如果发生热失控,后果很严重,因为这么多电池炸起来真的很可怕。
那么造成电动车电池发生热失控的原因有几种?四种。
第一种是充电起火
所谓 BMS 就是电池的大脑,电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)的简称,它的作用很大,例如提高电池的利用率,防止电池出现过度充电和过度放电等等。
可以理解脑子坏了,例如它的算法、采样、诊断等有问题,那么离出事就近了。
而我们经常提到的电池热管理,主要是通过建立在材料学、电化学、传热学、分子动力学等多学科多领域的合理设计,解决电池在温度过高,或者过低情况下工作而引起的热失控和热效率问题。
没错,电池温度高了会炸,但温度过低也会掉电厉害呀。总之电池比燃油引擎难侍候多了。
充电起火主要是设计的事,但也不排除设计师被制造过程中的小伙伴摆了一道。例如装配不严谨,或者电池掉进一些杂质,都可能引起热管理失效和电池短路。
第二种是自燃
如果没有充电,车辆在行驶或者停在那里就烧了起来,这个自燃就是热管理故障和电池短路的原因了。
同样道理,自燃也可能是由于电池生产中装配或杂质,导致的热管理故障和短路。
第三种是浸水起火
车用动力电池设计是把电池包固定在电池箱体里,整个系统设计时如果材料和结构不过关就引起麻烦,制造过程中焊接和装配不严谨也不行。最后电池盒如果遇到碰撞和石击,也会导致结构失效。
因为浸水而导致电池漏电的热失控,原因除了上述原因外,还有一点非常重要——密封设计没有做好。
IP67 标准就是即使短时间泡在水里,也不会有问题。当然,别泡太久。
第四种是碰撞起火
这种情况就好理解了,碰撞和前面浸水一样,会导致电池结构失效和电池漏电,最终可能引起热失控。
写在最后
所以电池天生是不安全的,特别是三元锂电池,我们只能用更好的设计、技术和不断积累的经验来管理好它。电池安全是一个系统工程,不能说一种材料比另一种安全,就判定它们最终产品的安全性。
例如我们常说三元锂电池结构上有圆柱型电池、方型电池和软包电池之分。理论上软包电池因为发生热失控时会冲破软包装外壳,最多是鼓包不容易爆炸,而方形包装的锂电安全性次之,最不安全的理论上是圆柱电池。
有没有最安全的电动车?请重复这句话:" 作为能量载体,本质安全的电池是没有的。