在好多人印象里，固執(zhí)地認(rèn)為動力電池不安全，因為覺得一旦自燃之后人逃離不了，但新能源汽車和燃油車在安全性上不能這么簡單粗暴的比較，這里涉及到新能源汽車發(fā)展階段和安全標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的問題。

事實上，燃油車和電動汽車的自燃比例非常接近。國家消防救援局2023年第一季度統(tǒng)計數(shù)據(jù)。根據(jù)這一數(shù)據(jù)，燃油車保有量31771萬輛，自燃18360輛，自燃率萬分之0.58；新能源車1445.2萬輛，自燃640輛，自燃率萬分之0.44。從自燃率上看，新能源汽車甚至略低于燃油車。

其中最近整改提出動力電池安全要求標(biāo)準(zhǔn)文件由工信部和寧德時代、國軒高科、卡耐新能源、力神電池、比亞迪、微宏動力以及北汽新能源、蔚來汽車等單位參與起草，此次標(biāo)準(zhǔn)增加了電池系統(tǒng)熱擴散試驗，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時間。因此，按照這一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的動力電池以及新能源汽車，要比之前沒有達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的動力電池和新能源汽車的安全性大大提升，和燃油車相比，在車輛自燃后逃生的成功率方面已經(jīng)和燃油車沒有區(qū)別。

電車的安全問題，在安全問題里首當(dāng)其沖的又是電動車會不會著火自燃。這里面就涉及了一個車用電池的熱失控問題，而保障新能源車電池安全的方法，其實就是找到電池?zé)崾Э氐脑蛞约叭绾畏乐闺姵責(zé)崾Э氐陌l(fā)生，接下來我們就鋰電池的熱失控進行介紹。

一、什么是熱失控

1.概述

熱失控指的由各種誘因引發(fā)的熱的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)現(xiàn)象，熱量在電池內(nèi)部累積而相互增強且?guī)в袠O具破壞性的反應(yīng)。

簡單來說，熱失控就是一個能量正反饋循環(huán)過程：升高的溫度導(dǎo)致系統(tǒng)變熱，系統(tǒng)變熱后溫度升高，又反過來讓系統(tǒng)變得更熱，最終引起起火或爆炸。

2.階段劃分

熱失控的階段的劃分方法存在著不同的說法，目前主流觀點還是與隔膜有關(guān)，因為隔膜是隔斷電芯正負(fù)極的唯一物質(zhì)，當(dāng)隔膜的大規(guī)模溶解，電芯正負(fù)極直接內(nèi)部短路，會加劇電芯的熱失控反應(yīng)。在此之前，溫度降下來，物質(zhì)活性下降，反應(yīng)會減緩。一旦突破這個點，正負(fù)極已經(jīng)直接相對，電芯內(nèi)部溫度不可能被降低，無法終止反應(yīng)的繼續(xù)了。

該理論將熱失控劃分為三個階段，自生熱階段（50℃-140℃），熱失控階段（140℃-850℃），熱失控終止階段（850℃-常溫），一些文獻提供的隔膜大規(guī)模融化溫度起始于140℃。

從圖中可以看出，當(dāng)隔膜熔融，電池發(fā)生不可逆的產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時，電池溫度將急劇升高，可能導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸。為了降低鋰電池的火災(zāi)爆炸危險，對于熱失控機理的掌握變得尤為重要。

二、熱失控的誘因

熱失控的觸發(fā)原因可以分為兩大類，內(nèi)因和外因。

內(nèi)部短路：根據(jù)前面分析，所有的熱失控歸根到底都是隔膜熔融，造成電芯正負(fù)極內(nèi)部短路造成電芯的熱失控，在原因分析里的內(nèi)部短路則是一個狹義的概念，即電芯內(nèi)部由于加工時由于設(shè)備的磨損，引入一些金屬物質(zhì)，造成隔膜刺穿引起的內(nèi)短路。如目前普遍采用的是6至12μm的隔膜，當(dāng)金屬顆粒超過隔膜厚度，在反復(fù)充電過程中，金屬刺穿隔膜引起的電芯內(nèi)部短路，繼而引發(fā)的熱失控。

機械濫用

機械濫用，指的是在外力作用下，電芯受到類似碰撞、擠壓和穿刺等形式的外力影響。比如車輛高速行駛中觸碰的異物，直接導(dǎo)致了電池內(nèi)隔膜崩潰，進而造成了電池內(nèi)短路，短時間內(nèi)引發(fā)了自燃。

電濫用

鋰電池的電氣濫用，一般包括外短路，過充，過放幾種形式，其中最容易發(fā)展成熱失控的要屬過充。

過充電，過充電主要是由于電池包無節(jié)制的充電或者反復(fù)充電，電芯負(fù)極已無空間繼續(xù)盛放鋰金屬，其就會形成鋰枝晶，造成刺破隔膜引起電池包熱失控，這個也是鋰電行業(yè)剛發(fā)展初期最重要的失控因素之一。

外短路，電池組的外部短路可能是由于汽車碰撞引起的變形引起正負(fù)極短路，浸水，導(dǎo)體污染或維護期間的電擊等，一般而言，針對外短路，只要不會直接作用于電池包，造成電池包內(nèi)部的高壓正負(fù)極直接短路，都可以通過產(chǎn)品本身的保險系統(tǒng)進行消除，避免電池包熱失控。

熱濫用

局部過熱可能是發(fā)生在電池組中典型的熱濫用情況。熱濫用很少獨立存在，往往是從機械濫用和電氣濫用發(fā)展而來，并且是最終直接觸發(fā)熱失控的一環(huán)。除了由于機械/電氣濫用導(dǎo)致的過熱之外，過熱可能由連接接觸松動引起。電池連接松動問題已經(jīng)得到證實。熱濫用也是當(dāng)前被模擬最多的情形，利用設(shè)備有控制的加熱電池，以觀察其在受熱過程中的反應(yīng)。

三、如何防止熱失控發(fā)生

熱失控的誘因是多元的，針對鋰離子電池?zé)崾Э氐那闆r，目前國內(nèi)主流的解決方法主要從外部保護和內(nèi)部改進兩個方面進行改進。內(nèi)部改進則是指針對電池本身進行提高。外部保護較為復(fù)雜，主要是指系統(tǒng)方面的升級改進。

1.電池單元組成

以方形動力電池為例：電池組通常由多個方形電池單元組成，用于存儲和釋放大量電能。由于動力電池組儲存的能量較大，一旦發(fā)生異常情況（例如過充、過放、高溫等），可能會導(dǎo)致電池組的氣體產(chǎn)生、壓力升高，嚴(yán)重情況下甚至引發(fā)火災(zāi)或爆炸。

為了確保電池組的安全性，每一塊動力電池通常會配備1塊防爆閥。防爆閥是一種安全裝置，可以控制電池內(nèi)部壓力，將過壓或異常壓力及時釋放，以減少爆炸或火災(zāi)的風(fēng)險。

2.工作原理

方形動力電池防爆閥的主要爆破原理是基于熱膨脹特性和壓力差的原理。當(dāng)電池內(nèi)部氣體壓力超過防爆閥設(shè)定的安全值時，閥門將爆開，通過閥門排放出一部分氣體，從而降低電池內(nèi)部氣體的壓力，保持電池的安全工作狀態(tài)。

當(dāng)電池內(nèi)部氣體壓力升高超過閥門設(shè)定的安全壓力時，壓力差使得閥門受到力的作用，突破防爆閥的限制，爆開閥門，將電池內(nèi)部氣體排放出去。

（電池防爆閥爆開圖）

3.設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

方形動力電池防爆閥的爆破參數(shù)是根據(jù)電池的設(shè)計和使用要求進行決定的。另外，電池防爆閥的開啟力度也需要合理控制，過大或過小都會影響閥門的工作效果。而電池防爆閥的爆破過程主要包括兩個階段：壓力累積和爆破釋放。在壓力累積階段，電池內(nèi)部氣體壓力逐漸增加，到達(dá)閥值后，防爆閥受到壓力的作用迅速爆開，閥門完全打開，進入爆破釋放階段，電池內(nèi)部氣體通過閥門迅速排放出去，從而保持電池的安全工作狀態(tài)。

而車企在方形動力電池防爆閥的采購應(yīng)要注意，在防爆閥爆破過程中需要滿足以下幾個要求：一是快速的反應(yīng)速度，即能夠在電池內(nèi)部氣體壓力達(dá)到危險值之前及時爆開閥門；二是可靠的工作性能，即能夠在不同環(huán)境條件下正常工作，不受外界因素的影響；三是持久的使用壽命，保證能夠長期穩(wěn)定地工作，避免頻繁更換，只有這樣才能保證電池安全。