[汽車之家 技術] 近日威馬根據(jù)《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理條例》和《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理條例實施辦法》的要求向國家市場監(jiān)督管理總局備案了召回計劃,。原因在于電池制造過程疏漏,存在起火隱患,。這再次將電動車安全性的話題推向臺前,。
● 目前召回的動力電池組問題源自制造環(huán)節(jié)把控不嚴,具體講是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中混入了不應存在的雜質(zhì),;
● 這些雜質(zhì)在某些情況下會促使電池產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象,,其一方面會降低臨界溫度,導致熱失控提前到來,,另一方面其引發(fā)的析鋰也可能會刺穿薄膜,,導致自燃;
問題到底出在哪兒,?
進入10月份后,,新聞媒體相繼報道了在福建,、北京,共3臺威馬EX5發(fā)生了自燃現(xiàn)象,,10月28日威馬官方發(fā)布了召回通知,,并給予車主每日500-700元的賠償。這份文件顯示了動力電池組可能因制造環(huán)節(jié)問題,,存在隱患的情況:
召回問題之:混入雜質(zhì)導致異常析鋰
在召回原因中,,第一條內(nèi)容是混入雜質(zhì)導致異常析鋰。這涉及到威馬使用的三元鋰電池工作原理以及部分特點,,為避免難以理解,,這次咱們“說人話”。
當負極電流過大或溫度過低時,,就有可能會發(fā)生鋰金屬電池才有的鋰轉(zhuǎn)化反應,,產(chǎn)生金屬鋰,這也就是所謂的析鋰,。
破拆觀察會發(fā)現(xiàn)在負極極片表面出現(xiàn)一層灰色,、灰白色或者灰藍色物質(zhì),這些物質(zhì)就是在負極表面析出的金屬鋰,。
這次威馬爆出的問題是生產(chǎn)環(huán)節(jié)把控失誤,,出現(xiàn)雜質(zhì)污染的情況,會最終進一步促進了析鋰情況的發(fā)生,。
召回問題之:電芯短路
● 隔膜失效失去電子絕緣性或空隙變大使正,、負極微接觸,出現(xiàn)局部發(fā)熱嚴重,,再進一步充放電過程中,,可能向四周擴散,形成熱失控,;
● 正極漿料中過渡金屬雜質(zhì)未去除干凈,,刺穿隔膜、或促使負極鋰枝晶生成導致內(nèi)短路,;
在去年我們進行的《尋電之路》節(jié)目中就提到,,很長一段時間里,我國鹽湖提鋰技術僅能達到工業(yè)級材料標準,,掌握的提取和生產(chǎn)技術無法達到“電池級碳酸鋰”的要求,。
● 鋰枝晶導致內(nèi)短路
鋰枝晶這個析鋰反應的產(chǎn)物放大看是不規(guī)則且堅硬的,它們很容易戳破隔膜,,從而導致短路情況的發(fā)生,。
上面提到的這些情況是導致報告中提到的電芯短路的幾種成因之一,現(xiàn)實中造成車用動力電池組電芯短路的問題有很多,,其中有一大部分是前期開發(fā)中難以模擬到的,。
結果之:熱失控
此次召回報告的第三個重點是熱失控,,電池出現(xiàn)這種情況,意味著已經(jīng)距離自燃一線之隔,。而更“可怕”的是在電池出現(xiàn)嚴重熱失控后,,基本會出現(xiàn)束手無策的情況。
● 為何熱失控很可怕,?
我們有必要首先了解下什么是熱失控,,你就會理解它令電池聞虎色變的原因。
從原理上看,,鋰電池發(fā)生氧化還原反應時會釋放一定的熱量和氣體,當內(nèi)部的熱量高于散熱速率,,就會導致熱失控現(xiàn)象,。
● 為何會產(chǎn)生熱失控?
那么第二個問題也就來了,,什么因素會引發(fā)熱失控呢,?簡單說可以歸結為電池內(nèi)、外短路,、電氣濫用和機械濫用三大種,。
這些問題如果進行歸納,成因包含車企電芯結構設計,、電解液配方,、隔膜特性、生產(chǎn)工藝模組和電池包的安全設計不合理等方面,。
因此從功能上也不難看出,,一套優(yōu)秀的BMS系統(tǒng)同樣也能在一定程度上減少熱失控問題的產(chǎn)生。當然,,在這次的召回報告中并未看到關于這部分結構的更改與調(diào)整,。
雖然前面提到了一些方法能夠控制電池溫度,但就像前面說的,,電池組一旦出現(xiàn)嚴重的熱失控,,結果是可怕的。
原因在于鋰電池組內(nèi)部既有催化劑,,又有氧化劑,,你可以將鋰電池組內(nèi)部想象成為一個封閉的小系統(tǒng),燃油所需的一切材料都可以自給自足,。
這也是鋰電池組出現(xiàn)自燃后,,難以用少量水撲滅的原因之一。因此從結果上看,,鋰電池組出現(xiàn)自燃后車主能做的只有快速撤離以及撥打報警電話了,。
● 那么,,我們就無力阻止熱失控嗎?
答案當然不是,,既然失控可怕,,那想辦法控制就能在很大程度上解決問題。經(jīng)常被提到的BMS,,也就是電池管理系統(tǒng)職責之一就是減少熱失控情況的發(fā)生,。
BMS作為電池的基層組織部,指揮著每一次行動的能量輸出,。身為領導的要時刻關注著每一位組織成員(電池模組)的能力水平(剩余電量,,SOC)、身體健康(電池健康水平,,SOH),、財產(chǎn)安全(防止過充過放、熱管理)等,。
威馬也不例外,,他們的工程師也進行了有針對性的開發(fā),此前我們已經(jīng)對這部分進行了詳細解讀,,您可以點擊《求生欲很強的威馬 為我們安利了三電》閱讀,。
由于熱失控是一個逐漸反應的過程,因此理論上是可以進行監(jiān)控,,甚至是預警,。研究表明,發(fā)生熱失控前約10個小時,,出現(xiàn)熱失控的單體與其他單體電壓極差最高達到482mv,;同時,其香農(nóng)熵Z分數(shù)多次超過±4區(qū)間,,從數(shù)據(jù)上也可以判斷出其具有高風險,。系統(tǒng)提前提醒使用者,也可以為其最大程度預留逃生時間,,以此確保人身安全,。
另外,國家層面也在針對電動車動力電池組狀態(tài)進行數(shù)據(jù)分析,。截止2019年8月15日,,新能源汽車國家監(jiān)管平臺接入車輛250.9萬輛,月均接入數(shù)量近15萬輛,,總運行里程為600億公里,。日上線率超過60%,實時在線率近22%,日均累計行駛里程達到7000萬公里,。
這些不斷更新的數(shù)據(jù)會被加以分析,,建立預警模型。同時隨著數(shù)據(jù)的不斷累積,,預警模型對于電池故障的預警也將更加準確和及時,。
針對目前電動車自燃問題,我們也進行過詳細調(diào)查,,您可以點擊《電動車還安全嗎,?真相節(jié)目給你答案》閱讀。
平時使用中能做什么降低自燃幾率嗎,?
● 適當改變充放電使用習慣
前面我們提到了,,過充、過放這樣的高負載情況會讓鋰電池進入“緊繃的”狀態(tài),,從而在某些極端情況下導致電池出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象,。另外,高頻的快充也同樣會讓動力電池組不堪重負,。
● 注意駕駛,避免碰撞
今天很多純電動車都將電池組放在底盤中部,,除了這部分空間較大外,,另一個重要的原因就是車輛發(fā)生碰撞后,這里出現(xiàn)變形,、受損的幾率比車頭,、車尾更低。這不僅是因為電池組受損,,車輛就失去了儲能機構,,無法前進,更重要的一點就是嚴重的碰撞事故導致的變形會有引發(fā)自燃的隱患,。
● 車輛報警如何處理,?
雖然我們都不想碰到熱失控或車輛自燃的情況,但若某一天不幸降臨,,車輛發(fā)出報警提示,,我們?nèi)f不可坐以待斃。
首先我們需要在聽到警報,,確認是因為動力電池組出現(xiàn)隱患后,,將車輛盡快停靠到安全區(qū)域,,并及時離開車輛,。
如果電池已經(jīng)出現(xiàn)冒煙,或您觀察到火情,,請在快速離開車輛,,進入安全地帶后撥打消防部門電話,,請求救援。這是由于電池燃燒是化學反應,,通常用阻燃物遮蓋,、撒沙子、干粉或泡沫滅火器等方式無法阻止動力電池組燃燒,。
后續(xù)保險索賠方面,,需要明確責任,這部分內(nèi)容我們此前進行過詳細解讀,,您可以點擊《小區(qū)輿情大事件,,聊聊特斯拉“自燃”》閱讀。
全文總結:
從技術角度看,,由加工環(huán)節(jié)疏漏導致混入雜質(zhì),,使電芯出現(xiàn)異常析鋰是最終出現(xiàn)熱失控的主因。另外,,電池整體控制環(huán)節(jié),,BMS的也就是電池管控系統(tǒng)是否還有值得優(yōu)化的空間,也是消費者對威馬官方提出質(zhì)疑的環(huán)節(jié),。對此事件我們也將繼續(xù)保持關注,。(文/圖 汽車之家 唐朝)
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