○解決方案一:優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品素質(zhì)
這也是為什么車企都在追逐頭部電池企業(yè),都選擇使用它們的電芯,因為這類電池制造商的良品率、穩(wěn)定性和一致性相對較高。此外,針對鋰電池內(nèi)部電解液的易燃性,一些電池廠商還會增加一些不易燃燒的電解質(zhì)涂層,比如陶瓷涂層,目的就是為了延長電池?zé)崾Э氐臅r間。
○解決方案二:選擇合適的封包形式、模組
除了材料選擇關(guān)系到電池的安全性,它的封裝形式對安全性起到至關(guān)重要的作用。目前我們主流的電池包裝方式以外殼形狀分為圓柱型、方殼型、軟包型三種。
早期的特斯拉Model S配備了7000節(jié)單體電芯,一個電池都不好控制,大量電池?zé)o疑會增加安全防控技術(shù)的負擔(dān)。目前主流的車企也逐漸“拋棄”了圓柱型動力電池。根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)數(shù)據(jù)顯示2017年我國新能源汽車圓柱動力電池裝機總電量約12.57GWh,2018年裝機總電量減少到7.11GWh,到2019年圓柱電池裝機量不足5GWh。
電體電芯的安全需要把控,電池模組甚至是整個電池包的排布也非常講究,電池包內(nèi)部的線束、殼體都容易造成電池包的短路。
除了電池內(nèi)、外的短路,引起電池“熱失控”的另一個誘因就是電氣濫用,這里指的是過充、過放電、低溫下大電流充電等,這些都會增加電池“熱失控”的風(fēng)險。
過度充電會導(dǎo)致過多鋰離子嵌入負極無法脫嵌,若過度放電,會導(dǎo)致負極層級結(jié)構(gòu)崩塌,使鋰離子無法再嵌入其中,久而久之產(chǎn)生的結(jié)果就是電池容量降低、壽命縮短,而且過充還加劇鋰枝晶的成長。
○解決方案一:電路保護、配備大管家
電池管理系統(tǒng)包括電池傳感器和電池溫控系統(tǒng),電池傳感器負責(zé)監(jiān)控每個電芯的電壓和溫度,確保電池包內(nèi)的平衡,不會出現(xiàn)某個單體電池過充、另一個又充不滿。且一旦發(fā)現(xiàn)不正,F(xiàn)象,系統(tǒng)能夠及時上報到車輛電腦內(nèi),并發(fā)出警報,以便駕乘人員有足夠的時間做出判斷。
○解決方案二:強制鎖電
一些車企會提供車輛充電上限可調(diào)節(jié),用戶可設(shè)定每次充電的上限,并通過用戶手冊對車主進行教育,充到80%以上即可?焖俪潆姇r,電量達到80%以上,電流會下降也可以看作是保護電池過充的方法之一,選擇上述哪種方法來保護電池健康是每個汽車廠商不同策略的選擇,隨著人們對電動車安全問題越來越關(guān)注,電池保護也逐漸成為了更多汽車廠商研究的課題。
機械濫用是由于外力的作用,鋰電池單體、電池組發(fā)生變形,導(dǎo)致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內(nèi)部短路,易燃電解質(zhì)泄漏最終引發(fā)起火。這個誘因很好理解,不用說那么多理論來解釋了,也因為如此,它的解決方案也比較直接,一則是防,另一則是隔。
○解決方案一:提高抗擊打能力
○解決方案二:避免殃及池魚
防,是保護電池不受外力沖擊的第一層關(guān)卡,不過一旦發(fā)生了熱失控或者電池包內(nèi)一個電芯出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象,那就需要第二道關(guān)卡來保護安全了,那就是隔。
總體來說,無論是增加電池包內(nèi)的隔離材料還是增加隔離空間都會造成電池包增重、降低電池包內(nèi)容量,都會影響到整車的續(xù)航里程,也正因如此,一些車企也會為了追求更高的續(xù)航里程而走更加激進的路線,放棄這部分設(shè)計。
全文總結(jié):
我們知道了鋰電池危險的源頭來自“熱失控”,而導(dǎo)致“熱失控”的誘因不僅來自電池原材料,還和電芯生產(chǎn)工藝、模組設(shè)計甚至與電池包內(nèi)電池管理系統(tǒng)、車身結(jié)構(gòu)息息相關(guān),所以要討論動力電池安全與否,也不能單單從它是三元鋰還是磷酸鐵鋰這么片面的角度去討論,而是要看電池包整體甚至是車輛整體的設(shè)計。反過來說,車企想要選擇能量密度更高的高鎳三元鋰電池,就要有更為系統(tǒng)性的規(guī)劃和更為出色的電池管理系統(tǒng),來平衡它的不穩(wěn)定性。(文/圖 汽車之家 姜田雙)
下期預(yù)告:
這兩期我們從歷史和原理上解決了一個問題,“鋰電池為什么不安全”,下面一期我們將重點圍繞我國純電動車電池安全的現(xiàn)狀,看看目前困擾我們的電池安全問題都有哪些?國家有沒有什么相關(guān)的法規(guī)、標準來規(guī)范純電動車的安全問題,而我們的車企和電池廠商為了安全問題都做了些什么?
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