【全球車子網(wǎng) 技藝頻道】新燃料車子蓬勃進(jìn)行的這十年，漸漸變大的基數(shù)帶來(lái)了更多新燃料車子著火車禍被報(bào)導(dǎo)出去，新燃料車子平安情勢(shì)日趨嚴(yán)峻。

　　真問(wèn)真答：平時(shí)泊車，你會(huì)刻意停得離新燃料車遠(yuǎn)一絲嗎？

　　為什么新燃料車子自己燃燒是只薛定諤的貓？本文解答不了全部困難，但可行為你揭開最淺的那層迷霧。

　　2013年10月，一輛特斯拉Model S蹭底以后，車載體系發(fā)出警告（蹭底后45-60秒），汽車主人及時(shí)逃離（再過(guò)數(shù)秒），汽車很快就燒沒(méi)了（離車120秒后），特斯拉股價(jià)跌6%（這時(shí)抄底特斯拉美股特別爽）。

　　在新款鋰離子電池連續(xù)配備新燃料車子的資產(chǎn)起步階段，每次電池自己燃燒車禍全能成為海表里新聞熱點(diǎn)，對(duì)新燃料車的不相信從未消停（塞麥爾維斯反射 Se毫米elweis Reflex），群眾抵制的呼聲更隨著國(guó)度推廣新燃料車子的熱情而變得愈加“叛逆”。

　　筆者同事要了一輛蔚來(lái)ES6，隔壁車位的業(yè)主擔(dān)憂自己燃燒，“疑似”動(dòng)用個(gè)人關(guān)連讓片區(qū)警察上門發(fā)展處分（此警察宣稱全廣州市都不應(yīng)允裝地庫(kù)充電樁）并強(qiáng)迫請(qǐng)求拆卸，后因現(xiàn)場(chǎng)視頻元素被網(wǎng)站曝光，“疑似”犯法動(dòng)用關(guān)連的隔壁車位業(yè)主才終歸消停。

　　咱們可行說(shuō)某些群眾是愚昧的，某些公仆是可行被XX的，但事宜基本原因依舊是客戶對(duì)新燃料車（明確來(lái)講是能源電池）的不相信。

　　電池是一種相比繁雜的儲(chǔ)能裝置，筆者最近料到一種類比，便是大伙小時(shí)刻用的鍍銀保溫瓶，類例如下：

　　1、保溫瓶里頭的水有好多能量，咱們看作是電能。

　　2、保溫瓶可行來(lái)回填充和運(yùn)用，兩次電池亦是如許。

　　3、保溫瓶和電池都很脆弱，怕冷怕熱怕撞怕，還死重。

　　4、保溫瓶?jī)?nèi)膽只需碎一種口就會(huì)全體毀滅，電池?zé)�一種就很簡(jiǎn)單火燒連營(yíng)，損控不容易做。

　　5、保溫瓶和電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)皆是很精密的（對(duì)應(yīng)各自時(shí)期的產(chǎn)業(yè)水準(zhǔn)），保溫瓶一最初很貴，宋代皇帝賜給公主的嫁妝便是保溫瓶（民族愛(ài)瓶慣例），后來(lái)大幅減價(jià)飛入百姓家，電池也是如許。

　　6、保溫瓶會(huì)自放熱，保溫時(shí)長(zhǎng)局限，電池也有自放電率。

　　電池?zé)崾Э兀═hermal Runaway），形成的破壞將是毀滅性的。依據(jù)清華大學(xué)能源工程及工程熱物理學(xué)博士 @姚昌晟 老師的描畫：由100節(jié)帶電量100Ah的電芯構(gòu)成的電池組，失控能量達(dá)到240000000J，合57公斤TNT炸藥。是以一朝咱們說(shuō)電池“TR”了，根本上就能貼這張圖了。

　　正由于對(duì)新燃料車這類新鮮事物的抗拒（人之常情）、媒體/自媒體只愛(ài)報(bào)導(dǎo)新燃料車自己燃燒（汽柴油車自己燃燒成不了新聞熱點(diǎn)）、好事不出門壞事行千里（十足不曉得新燃料車的大叔大媽的茶余飯后話題）、能源電池技藝的確不夠爭(zhēng)氣（客觀實(shí)是），新燃料車才會(huì)成為眾矢之的。

　　只是，大伙大可不必過(guò)分擔(dān)憂，新燃料乘用車的著火率正好一年年下降，2019年是萬(wàn)分之0.38，2020年是萬(wàn)分之0.18。另外另有兩個(gè)重點(diǎn)要提的：營(yíng)運(yùn)車的準(zhǔn)則更低，品質(zhì)更差，電池總能量更高，燒起來(lái)更可怕；新燃料累計(jì)產(chǎn)量不足5萬(wàn)輛的小車企（按接入機(jī)動(dòng)車計(jì)算），著火率是超越10萬(wàn)輛的大車企之5倍。

　　六成新燃料車著火車禍?zhǔn)请姵刈陨頍崾Э匾�起的，三成是充電車禍，唯�?.6%左右是由于行進(jìn)車禍中的撞擊。

　　熱失控的機(jī)理（學(xué)界通常稱為“濫用”）可分為物理和電化學(xué)兩大方向，為了讓讀者更好了解，筆者把它分得更細(xì)少許：

　　這是最不講武德的物理進(jìn)擊，將一根導(dǎo)體（例如直徑3毫米鋼針）插入能源電池中，正負(fù)極干脆短路，熱失控速度超快，差不多是剎那就最初對(duì)外噴射火焰。

　　穿刺的機(jī)理是里面短路，這類情形就像潛水艇在水下被物理?yè)舸�，除了全員殉國(guó)之外就沒(méi)啥其它可能性了。

　　自2021年1月1日實(shí)行的能源電池平安新國(guó)標(biāo)GB 38031-2020《電動(dòng)車子用能源蓄電池平安請(qǐng)求》，并沒(méi)有導(dǎo)入穿刺試驗(yàn)，現(xiàn)存的試驗(yàn)則分為幾類，此中電池單體發(fā)展過(guò)放電、過(guò)充電、外部短路、加熱、溫度重復(fù)、擠壓試驗(yàn)，電池包或體系發(fā)展波動(dòng)、模擬磕碰、擠壓、濕熱重復(fù)、浸水、熱穩(wěn)固性、溫度沖撞、鹽霧、高海拔、過(guò)溫庇護(hù)、過(guò)流庇護(hù)、外部短路庇護(hù)、過(guò)充電庇護(hù)過(guò)放電庇護(hù)試驗(yàn)。

　　盡管怎樣都找不著穿刺試驗(yàn)，但此前就有自媒體給比亞迪磷酸鐵鋰刀片電池（CTP）做了一種，終歸沒(méi)起火，不過(guò)煮熟了雞蛋。被打臉的寧德時(shí)期今后也發(fā)表了新型的平安電池，聲稱“只冒煙不起火”。

　　這類有利汽車主人平安的軍備競(jìng)賽多多益善。

　　里面短路很好了解，便是單體電池里頭的正負(fù)極短接了，差不多于自殺。自殺也分為迅速自殺和慢性自殺兩種，穿刺本來(lái)是里面短路中間的迅速自殺，最兇險(xiǎn)的一個(gè)，立即有報(bào)應(yīng)，干脆毀全部。

　　慢性自殺的里面短路就要提到最近兩年咱們才更多談起的“鋰枝晶”，本來(lái)這種難題曾經(jīng)困擾電池界數(shù)十年了，對(duì)于它在鋰離子電池中的造成原因，筆者分幾步講講：

　　1、液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池在初次充放電時(shí)，電極資料和電解液在固液相界面子上產(chǎn)生很繁雜的反映，造成一層掩蓋于電極資料外表的鈍化層，此中負(fù)極上的SEI膜（Solid Electrolyte Interphase）對(duì)電池的作用很大。這層SEI膜具備有機(jī)溶劑不溶性，是電子絕緣體是以e^-過(guò)不了，同一時(shí)間是良沒(méi)有問(wèn)題離子導(dǎo)體是以Li⁺很愉快地往日了。

　　2、SEI功勞那么大，結(jié)果便是有一個(gè)叫“鋰枝晶”的東西要?dú)У羲�。�?dāng)鋰離子在負(fù)極外表不勻稱沉積就會(huì)成為鋰枝晶的反動(dòng)小集團(tuán)（析鋰效應(yīng) Li Plating 形成的 鋰轉(zhuǎn)化 Conversion），最可怕的是它還會(huì)接著不勻稱生長(zhǎng)下來(lái)，變得更長(zhǎng)、更粗、更尖，“雨后春筍”通常。

　　3、當(dāng)春筍長(zhǎng)到必定水平，就會(huì)當(dāng)然收割（靠近負(fù)極部位溶解），鋰枝晶脫離電極，成為失去電化學(xué)活性的“死鋰”，電池容量下降。

　　4、降容還不過(guò)最小的事，大不了充電頻繁少許。最沒(méi)有語(yǔ)的是這點(diǎn)鋰枝晶還會(huì)刺破電池SEI隔膜（有學(xué)說(shuō)否定這種說(shuō)法），里面絕緣狀況被打破，里面短路，自己燃燒，解放小宇宙，繼而火燒連營(yíng)。

　　P.S. 鋰枝晶生長(zhǎng)的速度與Li⁺偏移速度正相干，是以快充更簡(jiǎn)單生成鋰枝晶，電池重復(fù)次數(shù)多則有更多鋰枝晶（陳舊電動(dòng)車更簡(jiǎn)單自己燃燒）。

　　P.S. 鋰枝晶是一種相當(dāng)大的話題，以后再另辟長(zhǎng)文開展，夏至前寫出去（反正咱又沒(méi)承諾哪一年夏至），確保不太監(jiān)。

　　快充之是以快，便是強(qiáng)行使鋰離子迅速?gòu)恼龢O嵌出并鑲嵌負(fù)極，增大鋰離子的流量與速度。強(qiáng)扭的瓜不甜，快充會(huì)作用SEI的穩(wěn)固性，還會(huì)在短時(shí)間內(nèi)帶來(lái)相比大的發(fā)熱量，發(fā)熱還不勻稱。

　　這時(shí)刻咱們要提一下電池范疇的三個(gè)溫度：T1 自生熱起始溫度、T2 熱失控激發(fā)溫度、T3熱失控最高溫度。T2是一種很要害的溫度，其機(jī)理在學(xué)界還沒(méi)探討透徹（摘自歐陽(yáng)明高院士演講稿）。

　　自然，由于有冷卻體系的存留（風(fēng)冷或許液冷），且電池?fù)Q能效能特別高（熱效能超出95%不少，不像內(nèi)燃機(jī)那末弱雞），電池沒(méi)那末簡(jiǎn)單到達(dá)T2。

　　這時(shí)刻最魔幻的事宜來(lái)了：析鋰效應(yīng)可行大幅度下降T2。

　　匹配“快充讓電池發(fā)熱量高且不勻稱”這一條，電池里面一不當(dāng)心到達(dá)T2熱失控激發(fā)溫度，完?duì)僮恿恕?/p>

　　充電進(jìn)程中，Li⁺從正極化合物脫出到達(dá)負(fù)極晶格，正極處于高電位的貧鋰態(tài)，負(fù)極處于低電位的富鋰態(tài)。為了平衡電荷，相同數(shù)量的e^-從負(fù)極脫出，鑲嵌正極。放電進(jìn)程，反推即可。

　　假如過(guò)充電（over charge，充滿了還接著充），就會(huì)有過(guò)量的Li⁺鑲嵌負(fù)極，正極則由于Li⁺的過(guò)度脫嵌導(dǎo)致構(gòu)造崩塌（發(fā)熱+氧解放），氧氣的解放還會(huì)進(jìn)一步形成電解質(zhì)分解，電池里面負(fù)擔(dān)增添，熱失控風(fēng)險(xiǎn)大增。

　　小時(shí)刻玩四驅(qū)車的時(shí)刻，多半小友人都會(huì)抉擇過(guò)充電，以此得到更沒(méi)有問(wèn)題比賽成績(jī)。不過(guò)過(guò)充電以后，鎳氫電池的里面構(gòu)造會(huì)崩塌，終歸“爆漿”。

　　還有探討表達(dá)，過(guò)放電進(jìn)程中負(fù)極的溫度始終超出正極，當(dāng)里面短路顯露時(shí)，熱量在繞卷中積聚，繼而增添熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

　　好多友人應(yīng)當(dāng)碰到過(guò)，智能電話和筆記本電腦的鋰離子電池用到3-7%左右，體系會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)/映入待機(jī)狀況。這是體系在防止電池過(guò)放電（over discharge，低于門限電壓接著放電）。

　　假如過(guò)放電產(chǎn)生得過(guò)于激烈，最低電壓的那節(jié)電池就會(huì)產(chǎn)生“反極”（類比成泰國(guó)變性？），這節(jié)最弱小沒(méi)有助的電池會(huì)被其它串聯(lián)電池發(fā)展反向充電，電壓是負(fù)值，活性物質(zhì)構(gòu)造崩塌，等效成一種電阻，反常發(fā)熱，Game Over。

　　這邊同一說(shuō)四種類別的濫用，皆是外部環(huán)境給電池包的物理進(jìn)擊，之下描畫一下GB 38031-2020會(huì)對(duì)受測(cè)試電池包做甚么：

　　1、波動(dòng)：SOC 50%以上，依據(jù)準(zhǔn)則頻次在x、y、z方向各波動(dòng)1小時(shí)，模擬機(jī)動(dòng)車顛簸。

　　2、擠壓：測(cè)試形式是擠壓全體大小的30%，模擬機(jī)動(dòng)車被受力擠壓。

　　3、磕碰：全車品質(zhì)3.5噸一下的受測(cè)試對(duì)象，x方向提速度第一大28g，y方向第一大15g，模擬機(jī)動(dòng)車被磕碰。

　　4、火燒：0℃下，用石油火盤給預(yù)熱60秒、干脆燒70秒、隔著耐火隔板燒70秒（或接著干脆燒60秒）、靜置觀看2小時(shí)，模擬機(jī)動(dòng)車被火燒。

　　以上四種工況，皆是駕車途中可能碰到的，此中機(jī)動(dòng)車顛簸最多見(jiàn)，假如電池自身機(jī)械功能太菜，或許模組造得不結(jié)實(shí)，均有必定風(fēng)險(xiǎn)，自然這類可能性很矮，此前有新燃料車因線束固定不夯實(shí)被召回還不是電池包里面線束。

　　擠壓、磕碰、火燒皆是機(jī)動(dòng)車磕碰中可能衍生的濫用，有可能形成電池構(gòu)造崩塌、SEI膜撕裂、電解液泄露、里面短路等難題。

　　初中時(shí)刻咱們學(xué)過(guò)外部短路，正負(fù)極在電阻十分小的概況下接連成通路，由于I=U/R，是以電流過(guò)大，熱量過(guò)多，電池受損。平時(shí)咱們手握5號(hào)電池正負(fù)極，電池不會(huì)因而完蛋，是由于人體電阻有100000Ω那末大。

　　在國(guó)標(biāo)的試驗(yàn)中，電池要在僅僅5mΩ的外部線路中短路10min，經(jīng)過(guò)了才能到市場(chǎng)出售。

　　形成外部短路的原因有好多，除了剛剛講到的磕碰，另有導(dǎo)體污染、浸水等。此中浸水是個(gè)相當(dāng)大的難題，2012年美國(guó)Fisker有16倆Karma便是由于在紐瓦克港被颶風(fēng)Sandy次生的海水倒灌淹到了頂，隨后自己燃燒成了廢鐵。誰(shuí)說(shuō)水火不容的？電池能讓水災(zāi)轉(zhuǎn)身變火災(zāi)……

　　浸水還會(huì)讓BMS失效，電控失效以后，就如航母被打掉了艦島，然后發(fā)甚么神經(jīng)你也別太驚訝，一切皆有可能。

　　外部短路的禍?zhǔn)资菬崃�，是以在達(dá)到T2此前掐掉短路，也許另有得一救。假如是電動(dòng)自駕車雨天在外充電起火，那仍是別去救了，趕忙拉閘、滅火、報(bào)警、逃離，惹不起惹不起。

　　電動(dòng)車子的絕緣和BMS做得好好多，雨天充電沒(méi)啥難題，別讓充電插頭灌了水就行。日前大廠商的電池包都有IP67防護(hù)級(jí)別，7代表電池包在1米深的水內(nèi)部可行泡30分鐘不失效，但十分不提議大伙拿去涉水，電池包不進(jìn)水，其它零部件泡了那么臟的水也是不能的，汽車情況會(huì)快速老化。

　　是以那一些自認(rèn)為是開上了電動(dòng)車子就能隨便涉水不怕熄火的友人，下次請(qǐng)悠著點(diǎn)了。