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新能源汽車真能做到不起火、零自燃嗎?

作者:海灣消防設備 文章來源:http://m.68258.cn/ [ ]

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

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?

據中汽協、乘聯分會數據,截止今年7月,新能源汽車國內銷量522.6萬輛,同比增長34.3%,滲透率達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,國務院印發《關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》,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火災,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,事故損失高達千萬元。

據央視網今年6月的一則報道,近六年的新能源汽車火災報告顯示,每年6~8月都是自燃高發期,但自燃率呈下降趨勢,已經從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體,很容易引起復燃,甚至間隔5~6天還可能發生復燃。

為什么新能源汽車頻頻起火?主要原因分兩大類。一類是內因,如電池企業在電芯制造過程中混入粉塵雜質、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熱失控,進而引發電池起火。

03電池熱失控時都發生了什么?

熱失控是指電池單體放熱連鎖反應引起電池溫度不可控上升的現象。從開始自產熱到熱失控結束,鋰離子電池會經歷高溫容量衰減、SEI膜分解、負極活性物質與電解液反應、隔膜熔化、正極活性物質分解、電解液分解、負極活性物質與黏結劑反應、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,并產生大量的熱,其在電池內部快速積累,使電池內部溫度、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準,《?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到“發生熱失控后不起火、不爆炸”,讓車內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、結構、電池管理等方面不斷加碼。

  電池材料上,磷酸鐵鋰電池熱穩定性較好,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,不僅質量輕、強度高,隔熱效果也是傳統隔熱材料2至5倍;

  結構設計上,一般會進行防塵防水、防火阻燃、泄氣閥等設計。也有車企采用新型設計,如小米SU7采用“電芯倒置”技術,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(BMS),對電芯的電壓、電流、溫度等進行監測,結合自然散熱、強制風冷、液冷、直冷等方式,保持電池內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對電池熱失控前期進行監測,并聯動汽車消防滅火裝置遏制火災發生,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、在電池單體內部布置加熱片”三種熱失控觸發試驗方式,制造商可任選其一。

如未觸發,則試驗通過;如電池單體發生熱失控,則應提供報警信號,且報警信號的發出時間應不晚于觸發單體熱失控之后的5分鐘

???鋰電池熱失控多合一傳感器

電池熱失控的不同階段會析出多種氣體,并能引發溫度、氣壓等參數的變化。基于此,漢威科技集團研發推出鋰電池熱失控多合一傳感器

鋰電池熱失控多合一傳感器

鋰電池熱失控多合一傳感器可以對PACK電池包熱失控觸發前釋放的微量CO2、CO、VOC氣體濃度,以及溫度、壓力進行實時精準監測,并與汽車BMS聯動,一旦監測到指標異常,將立刻發出預警,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,這些都會導致電池包表面的壓力發生變化。基于此,漢威科技集團還創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測到輕微的壓力變化,結合汽車BMS,可以智能評估、分析發生燃燒、爆炸的可能性,并更早地發出預警,聯動電池消防滅火裝置,為駕乘人員爭取更長的應急處理及逃生時間。


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