比亞迪動(dòng)力電池研發(fā)是如何保障安全性的？

最近幾個(gè)月，新能源汽車安全事故頻發(fā)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅今年8、9月兩個(gè)月發(fā)生的電動(dòng)汽車起火事故數(shù)量，就已經(jīng)超過了2017年全年電動(dòng)汽車起火事故總和。而值得注意的是，在這些電動(dòng)車起火事故中，有很多都與搭載的動(dòng)力電池有關(guān)。由此可以看出，動(dòng)力電池的可靠性直接關(guān)系到消費(fèi)者的人身和財(cái)產(chǎn)安全。那么，為什么電動(dòng)汽車搭載的動(dòng)力電池會(huì)發(fā)生起火事故呢？電池生產(chǎn)廠家在保證電池安全性方面又做出了哪些措施呢？
　　　熱失控是造成動(dòng)力電池起火的“真兇”
　　其實(shí)，動(dòng)力電池起火很大一部分原因是熱失控所引發(fā)的。目前，純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不是很完善，消費(fèi)者對(duì)純電動(dòng)汽車充電遠(yuǎn)沒有達(dá)到燃油車加油那樣便捷，并且由于現(xiàn)在我國對(duì)于純電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼仍然以續(xù)航里程為主要標(biāo)準(zhǔn)，所以無論是消費(fèi)者還是新能源造車企業(yè)，對(duì)于車輛的續(xù)航里程都有一定的要求。因此，擁有重量輕、電量大等優(yōu)點(diǎn)的三元鋰電池被眾多新能源車企所采用。但是，三元鋰電池卻有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是在車輛發(fā)生碰撞后容易引發(fā)起火事故，而這其中的原因主要是受到電池過熱而造成的熱失控。（此前被廣泛使用的磷酸鐵鋰電池雖然擁有碰撞后不容易起火的優(yōu)點(diǎn)，但是這類電池重量略重、電量略小，所以已經(jīng)逐漸被三元鋰電池取代）
　

　　在純電動(dòng)汽車中，動(dòng)力電池系統(tǒng)是由多個(gè)動(dòng)力電池單體電芯構(gòu)成，在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量聚集在狹小的電池箱體內(nèi)。而如果熱量不能夠及時(shí)地快速散出，不僅會(huì)影響動(dòng)力電池壽命，而且嚴(yán)重情況下還會(huì)出現(xiàn)熱失控的現(xiàn)象，從而引發(fā)起火爆炸等事故。而如果從原理上說，造成熱失控的原因主要有四種情況，即機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用以及內(nèi)部短路。
　　

     機(jī)械濫用主要是指當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，由于受到外力的作用，鋰電池單體、電池組發(fā)生變形，自身不同部位發(fā)生相對(duì)位移，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。在機(jī)械濫用中，穿刺傷害最為嚴(yán)重，它可能會(huì)引發(fā)導(dǎo)體插入電池本體，造成正負(fù)極直接短路。
　　而電濫用主要是對(duì)電池的使用不當(dāng)造成的，有外部短路、過度充電和過度放電幾種類型。其中，因?yàn)檫^渡放電導(dǎo)致的危害最小，但是由于過度放電造成的銅枝晶的增長會(huì)降低電池的安全性，從而增加熱失控的幾率。而外部短路是在兩個(gè)存在壓差的導(dǎo)體在電芯外部接通導(dǎo)致的結(jié)果，當(dāng)外部短路發(fā)生時(shí)，電池產(chǎn)生的熱量無法很好的散發(fā)，電池溫度也會(huì)隨之上升，高溫觸發(fā)熱失控。最后，過度充電是電濫用中危害最高的一種。由于過量的鋰嵌入，鋰枝晶在陽極表面生長。而鋰的過度脫嵌導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)因發(fā)熱和氧釋放而崩潰。氧氣的釋放加速了電解質(zhì)的分解，產(chǎn)生大量氣體。由于內(nèi)部壓力的增加，排氣閥打開，電池開始排氣。電芯中的活性物質(zhì)與空氣接觸后，發(fā)生劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，從而引發(fā)電池包燃燒起火。
　　接下來是熱濫用，這主要指在電池中的局部過熱，這種情況很少獨(dú)立存在，往往是通過機(jī)械濫用和電濫用發(fā)展而來，并且是最終直接觸發(fā)熱失控等事故的一種情況。熱濫用一般多為外部環(huán)境溫度過高，或者在溫度控制系統(tǒng)不起作用下導(dǎo)致的電池?zé)崃窟^高從而造成的短路，從而引發(fā)熱失控。從原因上說，電池包的碰撞、損壞，電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的失靈都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。
　　最后是內(nèi)部短路，該情況是由電池的正、負(fù)極直接接觸所造成的，通常由機(jī)械濫用和熱濫用引起。引發(fā)內(nèi)部短路原因同樣復(fù)雜，比如鋰離子電池過度充電，枝晶積累到一定程度導(dǎo)致刺穿電池隔膜，從而發(fā)生內(nèi)部短路或是碰撞、穿刺傷害之后直接導(dǎo)致正負(fù)極接觸而導(dǎo)致熱失控。
　　由此可以看出，在純電動(dòng)車起火事故中，通常都是由以上四種情況所引發(fā)的，而外部事故則是引發(fā)上述幾種情況的主要因素。也正是因?yàn)槿绱耍瑢?duì)于電池生產(chǎn)廠家來說，為防止以上情況引發(fā)起火事故，不僅會(huì)在電池生產(chǎn)研發(fā)中非常謹(jǐn)慎，并且還會(huì)進(jìn)行一系列的檢測(cè)試驗(yàn)。其中，比亞迪在這方面的表現(xiàn)值得稱贊。
　　比亞迪電池在研發(fā)中極大地保證了電池的安全性
　　其實(shí)，為了防止由于電池引發(fā)起火事故，比亞迪電池在研發(fā)過程中就已經(jīng)在一定程度上做到了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。
　

   ，比亞迪乘用車上所使用的電池基本是三元鋰電池，也被稱為三元聚合物鋰電池，這類電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池。比亞迪的三元鋰電池采用的正極材料則為鎳鈷錳酸鋰，其和鎳鈷鋁酸鋰電池一樣，在能量密度更高的同時(shí)，保證了平衡續(xù)航和穩(wěn)定性，所以就成為了當(dāng)下消費(fèi)級(jí)電動(dòng)車動(dòng)力電池的首選。但是，鎳鈷錳酸鋰的熱穩(wěn)定性相比于鎳鈷鋁酸鋰更佳，同時(shí)鎳含量比例較少，在提升能量密度的同時(shí)兼顧安全性，能更好做到續(xù)航與安全的平衡，因此作為動(dòng)力電池更為安全。
　

　　其次，鋰電池根據(jù)電芯的不同，外殼分為硬殼和軟包兩大類，硬殼材料主要有鋼殼和鋁殼兩類，軟包采用的是鋁塑復(fù)合膜材料。其中，硬殼根據(jù)其內(nèi)部正負(fù)極片的排列方式分為圓柱形和方殼型。簡(jiǎn)單來說，當(dāng)下最主流的電池封裝方式有三種，圓柱型、方殼型和軟包型。比亞迪采用方形鋁殼型封裝方式，這種方式能把電池的內(nèi)部材料卷覆得更加緊密，再加上有鋁殼限制，不容易膨脹所以相對(duì)安全。另外，方殼型封裝方式可在內(nèi)部配備防爆塞，如果有熱失控的情況，會(huì)從防爆塞的固定方向釋放膨脹空氣，不容易影響其它電芯。并且因?yàn)椴捎梅叫畏庋b，電芯間隙極小，加上鋁制外殼密度小、重量輕的優(yōu)勢(shì)，方殼型封裝的電池能量密度可以做到更高。
　

　　另外值得一提的是，比亞迪的電池管理系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，在電池包溫度異常時(shí)，通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)散熱或者加熱，保證電池安全以及壽命。并且在動(dòng)力電池智能溫控系統(tǒng)上，動(dòng)力電池包增加了電池加熱、冷卻功能，同時(shí)結(jié)構(gòu)上優(yōu)化增加隔熱保溫功能，使電池工作在適宜的溫度區(qū)間，延長電池壽命。
　　嚴(yán)苛的檢測(cè)試驗(yàn)更好的保證電池安全
　　由以上內(nèi)容可以看出，比亞迪電池在研發(fā)制作過程中已經(jīng)極大地保證了電池的安全性。當(dāng)然，為了更好的檢測(cè)電池的安全性，比亞迪還在電池的研發(fā)過程中進(jìn)行了一系列嚴(yán)苛的檢測(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目則主要模擬了消費(fèi)者日常使用中可能會(huì)遇見的情況，包括了過充、短路、擠壓、針刺、火燒等。

   ，過沖實(shí)驗(yàn)主要模擬了鋰電池日常充電過程，來驗(yàn)證電池的可靠性與安全性。其主要是在測(cè)試所用電池模組滿電的狀態(tài)下，繼續(xù)以試驗(yàn)規(guī)定的電流進(jìn)行充電，直至電池組或單體電池達(dá)到指定電壓。然后靜置，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)電池進(jìn)行觀察。
　

     試驗(yàn)則模擬的是電池短路故障，在短路試驗(yàn)中，動(dòng)力電池內(nèi)部將通過極大的短路電流，電池一般情況為發(fā)熱、鼓脹、安全閥彈出等正常情況，極端情況下將起火燃燒、產(chǎn)生強(qiáng)烈煙霧，甚至爆炸等危險(xiǎn)狀況。其主要是在指定的環(huán)境（常溫或高溫）下進(jìn)行，將測(cè)試所用的電池放置在相匹配的防爆箱中，用外部規(guī)定大小的電阻與被測(cè)樣品進(jìn)行外部短路模擬測(cè)試，記錄數(shù)據(jù)從而完成模擬電池外部短路測(cè)試。這一實(shí)驗(yàn)的目的是通過實(shí)驗(yàn)來改進(jìn)或完善該領(lǐng)域技術(shù)，增加電池的可靠性與安全性。
　　image017.jpg擠壓實(shí)驗(yàn)主要模擬用車時(shí)發(fā)生事故，車體嚴(yán)重變形時(shí)，電池遭到重力擠壓時(shí)的場(chǎng)景，并通過技術(shù)手段防止電池因擠壓變形損毀，或引發(fā)起火、爆炸等隱患。其主要是將試驗(yàn)所用單體電池或電池模組放置在操作設(shè)備中，規(guī)定半徑的半圓柱擠壓版垂直于電池極板方向以（5±1）mm/s的擠壓速度施壓，當(dāng)擠壓程度達(dá)到電壓0V?、變形達(dá)到30%以及擠壓力達(dá)到200kN后(以最先達(dá)到為準(zhǔn))，停止擠壓。并觀察1小時(shí)，實(shí)驗(yàn)要求為電池不起火、不爆炸。
　　

     實(shí)驗(yàn)同樣模擬了用車時(shí)發(fā)生事故，電池遭到尖銳物體刺穿時(shí)的場(chǎng)景，并通過技術(shù)手段防止異物刺入導(dǎo)致內(nèi)部短路，從而引發(fā)的起火、爆炸等隱患。試驗(yàn)在20℃?±?5℃的環(huán)境溫度下進(jìn)行，將測(cè)試所用電池放置固定在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，用規(guī)定大小的無蝕銹鋼針以20mm/s-40mm/s的速度刺穿電池最大表面的中心位置，實(shí)驗(yàn)要求為電池不起火、不爆炸。
　

　　而火燒實(shí)驗(yàn)?zāi)M了電池包或系統(tǒng)安裝在電動(dòng)汽車上后，電動(dòng)汽車經(jīng)過高溫地面或者有火焰的地面時(shí)，電池包或系統(tǒng)表面溫度驟然升高時(shí)的狀況。實(shí)驗(yàn)過程中，觀察電池包或系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)，由于溫度驟然升高可能會(huì)出現(xiàn)的各種狀況。在實(shí)驗(yàn)中，將所用鋰離子動(dòng)力蓄電池包模組放置在規(guī)定實(shí)驗(yàn)設(shè)備或場(chǎng)地內(nèi)，以規(guī)定溫度及時(shí)長對(duì)其進(jìn)行火焰持續(xù)燃燒，實(shí)驗(yàn)要求無爆炸、起火、燃燒，且無火苗殘留。
　　除此之外，比亞迪為了能夠更好的保證電池品質(zhì)與安全，還進(jìn)行了低溫耐久、高溫耐久、鹽水浸泡、跌落、振動(dòng)測(cè)試。而通過對(duì)比亞迪電池以及測(cè)試過程中的檢測(cè)可以得知，比亞迪動(dòng)力電池在可靠性和產(chǎn)品品質(zhì)方面值得信賴。
　　比亞迪純電動(dòng)汽車電池夠安全，續(xù)航足夠長
　　當(dāng)然，對(duì)于消費(fèi)者來說，在確保電池安全性之后，還是比較關(guān)注純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，那么比亞迪純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程又是怎樣的呢？在此我們挑選了幾款消費(fèi)者比較熟悉的比亞迪純電動(dòng)汽車，讓我們來看看這幾款車的續(xù)航里程究竟如何。
　　

   ，被比亞迪官方稱為“十萬級(jí)純電SUV引領(lǐng)者”的元EV360在今年9月銷售了5008輛，從這個(gè)銷量足以看出這款車深受消費(fèi)者喜愛。這款車搭載的是比亞迪最新研發(fā)的三元鋰電池，電池組容量為43.2kw/h，能量密度146.27wh/kg，其綜合續(xù)航里程為305km，而且在60km/h等速情況下，續(xù)航里程還可以達(dá)到360km。
　　

　　比亞迪e5作為消費(fèi)者最熟悉的一款比亞迪純電動(dòng)汽車，在9月份的銷量達(dá)到了4052輛，這款車同樣搭載了三元鋰電池，電池組容量為60.48kw/h，其綜合續(xù)航里程為400m。而比亞迪秦Pro EV作為近日上市的新車，電池容量為56.4kWh，其綜合續(xù)航里程達(dá)到了420m。從這些暢銷的車型可以看出，比亞迪搭載的動(dòng)力電池在續(xù)航里程方面完全可以滿足消費(fèi)者使用。
　　編輯點(diǎn)評(píng)：當(dāng)前很多電池企業(yè)和車企都在追求更高的能量密度以獲得更多的補(bǔ)貼，卻忽視了動(dòng)力電池最根本的安全屬性的問題，而近期頻繁的事故也將動(dòng)力電池的安全性帶一次帶到大眾的視野中。作為國內(nèi)發(fā)展新能源汽車最早的企業(yè)，比亞迪在動(dòng)力電池的發(fā)展過程中，對(duì)安全性始終保持高度重視。而我們也可以從比亞迪在電池生產(chǎn)過程中的各種嚴(yán)苛測(cè)試看出，其始終將消費(fèi)者的安全放在首位。因此，比亞迪生產(chǎn)的電池值得信賴。