鋰電池的弱點(diǎn)在于它在高壓和充滿電的情況下,由于不穩(wěn)定的元素鋰,使得電池的化學(xué)穩(wěn)定性較差,這個(gè)先天的弱點(diǎn)很難通過(guò)提高目前的生產(chǎn)、制造、安裝等其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)解決。由于鋰電池的電解液的物理易燃特性,以及鋰電池使用的由聚酯材料制造的電級(jí)和隔膜,使得鋰電池相對(duì)其他種類的電池在溫度升高的時(shí)候,更容易起火和燃燒。

在歐洲,由于大量使用相對(duì)價(jià)格較低廉的電池芯體,電動(dòng)車鋰電池的自燃或由于各種外界原因起火的報(bào)道也日益增多。
必須遵守的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
在鋰電池易燃前提下,汽車工業(yè)已經(jīng)對(duì)電池包的設(shè)計(jì)提出了一個(gè)令很多初期進(jìn)入的零部件供應(yīng)商非常頭疼的標(biāo)準(zhǔn) ISO 26262 。與此同時(shí)更早提出的相對(duì)簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)如 IED 61508等已經(jīng)得到了廣泛的推廣。
這些標(biāo)準(zhǔn),闡述了所有的在開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)鋰電池中所需要遵守的安全條例。沒(méi)有嚴(yán)格遵守這些標(biāo)準(zhǔn)而開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品不可能成為安全的產(chǎn)品。

電池包盡可能減少變形
電池組的機(jī)械損傷能導(dǎo)致短路,然后強(qiáng)大的電流在短路后產(chǎn)生,能輕而易舉地點(diǎn)燃車輛。如果電池包使用的是工程塑料的外殼,引起自燃則是無(wú)可避免的結(jié)果。
因此在設(shè)計(jì)電池包時(shí),如何在劇烈碰撞后使電池包盡可能減少變形就非常重要了。
同時(shí),電池包另外一個(gè)容易導(dǎo)致短路的弱點(diǎn)在電池的連接點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)電池單體的連接點(diǎn)短路而造成單體的溫度升高并不可怕。它有可能產(chǎn)生自燃,但是由于電池單體儲(chǔ)存的能量有限,所以后果基本可控。
但是當(dāng)電池組的主連接點(diǎn)短路造成成組的電池短路,就有可能造成巨大電能轉(zhuǎn)化為熱能,并最終導(dǎo)致電池的爆炸。
所以在沒(méi)有對(duì)電池的連接點(diǎn)做出穩(wěn)定可靠的物理設(shè)計(jì)的情況下,那么諸如電池包自密封、高壓線自屏蔽、地板屏蔽、漏電保護(hù)器、強(qiáng)撞擊自動(dòng)斷電、異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、緊急開(kāi)關(guān)自熔保險(xiǎn)等等安全措施就不會(huì)起到阻止電池自燃或爆炸的作用。
難以控制的化學(xué)反應(yīng)
鋰元素是化學(xué)元素表中很活躍的一種金屬元素。雖然鋰電池的電解液以化合物的形式存在,但是電解液本身也有很高的可燃性。
鋰電池燃燒后不能用水和普通的方法撲滅,理論上只能用黃沙或其他化學(xué)滅火劑撲滅。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),往往無(wú)法及時(shí)找到合適的滅火手段,讓鋰電池在可控的狀態(tài)下燃燒完畢。

熱力學(xué)損傷引起的自燃
電池在充放電的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,如果電池的散熱不充分,在電池單體內(nèi)聚集,會(huì)導(dǎo)致隔離膜的融化引起電池單體內(nèi)部短路,在瞬間釋放大量能量導(dǎo)致自燃或爆炸。
新一代的磷酸鐵鋰電池應(yīng)用了陶瓷的隔離膜,從根本上解決了這一問(wèn)題,但目前還沒(méi)有大規(guī)模的應(yīng)用。
電池管理系統(tǒng)應(yīng)該在這方面起到未雨綢繆的作用,通過(guò)溫度傳感器、電壓電流傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池系統(tǒng)的運(yùn)行,在有過(guò)壓、過(guò)載和溫度急劇升高的情況下及時(shí)切斷電池保護(hù)電池包。
電池包應(yīng)用安全四大原則
首先,電動(dòng)車的電池包研發(fā)需要建立一套完全現(xiàn)代化的研發(fā)理論和研發(fā)體系,只有這樣才能保證最大限度降低鋰電池自燃和爆炸的風(fēng)險(xiǎn),但是100%的安全是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,通用汽車就是一個(gè)很好的例子。
其次,電池包的安全設(shè)計(jì)必須把防范短路放在首要的位置,但是必須承認(rèn)即使是最安全的內(nèi)燃機(jī)車,也會(huì)在特定的情況下起火。
再者,為了降低在外力碰撞的情況下電池包短路的可能性,必須將電池包的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為白車身的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)安排中的一部分,減少?gòu)恼妗?cè)面和后面的外力沖撞對(duì)電池組的影響。
最后,我們?cè)陔姵匕脑O(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮到最壞的情況,延緩電池自燃的速度,讓乘客有足夠的時(shí)間逃離事故現(xiàn)場(chǎng)。
