鋰電池汽車著火通常發生的原因是什么？
來源：寶鄂實業
2019-09-10 16:20
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1）充電過程中燃燒；2）電池行駛或放置過程中發生的燃燒；3）汽車事故引發的燃燒；4）涉水引發的燃燒。這四種場景中，充電過程中的燃燒是最為常見的。
鋰電池汽車著火原因可以概括為以下三類：
事實上，雖然目前市場上新能源汽車主要以純電動和混合動力汽車為主，燃料電池汽車較為少見，但并不代表國家不重視這一領域。特別是近幾年各地電動車都受到補貼退坡影響時，燃料電池汽車不僅沒有受影響，還得到了各地政府額外的政策支持。按照2018年的政策，乘用車、輕型客車和貨車、大中型客車和中重型貨車單車補貼上限分別為20萬、30萬、50萬，而且補貼在2020年前都不會退坡。
那么氫燃料電池具有哪些優勢呢？如果說鋰電池是一種儲能裝置，那么氫燃料電池本身就是一個發電裝置，像發電廠一樣直接把化學能轉化為電能。傳統的柴油機、內燃機熱功率的效率只有30-40%，氫燃料的電化學反應，效率能達到70%，能量轉化效率極高。而按照美國能源局的報告，氫燃料電池能量密度能達到汽油、柴油的3倍，鋰電的10倍。所以用在汽車上，就意味著更能滿足人們的用車需求。在去年的國際客運交通裝備與技術展覽會上，氫燃料電池大客車首次亮相天津。申龍客車技術研究院陳龍說，與純電動汽車相比，氫燃料電池汽車續航里程更長，更適合寒冷季節使用，有助提高新能源大客車的運營效率。
“以往鋰電池就是充電，這款車是加氣，運營效率高，加氣時間3-5分鐘，加一次氫可以跑400公里左右，可以往返北京一趟。 ”
不過啊，一談到氫氣有些人就聯想到了“氫氣會燃燒也會爆炸”，是不是安全？事實上氫要發生爆炸并不是非常容易，國外燃料汽車的使用經驗已經表明，氫氣的安全性是有保證的。因為泄露的氫氣會很快上升、擴散，使其濃度難以達到爆炸所需濃度，而且其爆炸能量是常見燃氣中最低的，僅為汽油的1/22。所以，氫氣的危險程度其實遠小于汽油。廣順新能源動力科技有限公司總經理吳永輝說：
“氫和氧混合的燃爆點是車上是不可能出現的，因為車上沒有純氧的存在，是通過空氣里的氧氣通過空壓機來供氧，就是說再怎么聚集也達不到燃爆點，危險燃爆的可能性不大。剩下就是車發生碰撞，氫氣罐裂了、漏了，但是由于氫氣非常輕，釋放能量非?？?，燃燒也是垂直向上的，瞬間的燃燒掉了，形成不了爆炸。”
（1）機械電氣問題，如碰撞、穿刺、浸水、引燃等。碰撞會導致鋰電池內部結構損壞或外殼破損，嚴重情況下會導致鋰電池的電極暴露在空氣中；穿刺會導致隔膜破損，導致內部短路；浸水后若水進入電池，會與鋰發生劇烈的化學反應。
（2）電化學和產品質量問題，比如過充過放、過熱、內部短路。過充過放容易造成膨脹鼓包、電極析鋰刺破隔膜等；過熱可能由于熱管理失效引起，短時間內電池釋放大量熱量導致熱失控；內部短路則是由于內部結構破損引起。
（3）廠商和消費者的問題，如廠商為了減少成本，降低生產安全要求，偷工減料，防護措施不到位，或是為了追求補貼，縮短電池產品測試驗證時間，技術驗證周期偏短導致了技術驗證不足、工程解決方案不成熟。而消費者私自改裝，使用和保養不當，也會增加電池著火風險。
（1）高安全性的固態電池技術：固態電池最大優點是電解質為固體，沒有漏液、揮發、膨脹的風險，其高機械強度能夠阻止鋰枝晶穿透造成內部短路，并且可以將負極的鋰與空氣隔絕，可以大幅提高安全性能，從而解決鋰電自燃問題。
（2）提高BMS，熱管理系統水平：通過持續性提高BMS水平可以解決電池過充過放問題，改進熱管理系統可以解決電池過熱問題，從而解決鋰電自燃問題。例如增加電池的監控傳感器，空冷系統改為水冷等。
（3）加強產品監管和追責力度：加強電池產品、汽車產品出廠安全檢測，提高事故追責力度可以大幅降低廠商生產方面的問題。盡可能杜絕鋰電自燃問題。
綜上，未來固態電池技術能否解決當前電池著火的問題，要取決于技術水平、廠家品控、監管力度等各方面因素。
氫燃料電池方面，人們質疑35/70MPa的儲氣罐爆炸是因為相關知識匱乏，對氫燃料當前的技術水平、產業標準、性能指標沒有明確的認識。下面大體介紹下氫燃料電池在安全方面的現狀：
（1）產業標準：在車載儲氫系統領域內，早已存在各種標準，包括我國的國標、ISO標準、美國SAE標準、日本JIS標準等。標準中不僅定義了壓力數據，同時也規范了安全性能（具體安全性能包括應力、腐蝕、泄漏、震動等規范及實驗方式），在標準層面已經保證了安全。
（2）閥門自動控制系統：氫燃料電池汽車使用的氫氣濃度比為99.99%，遠高于遇明火爆炸的4.0-75.6%濃度比，如果遭遇來自外界的明火燃燒，系統則會自動關閉多級閥體。當車載檢測系統偵測到儲氫罐或管路出現氫燃料泄漏，控制系統會即刻關閉氫氣輸出，避免與氧氣混合，確保不會自燃。
（3）儲氫罐結構設計及應急處理系統：儲氫罐本身也有著很高的強度，以豐田Mirai為例，儲氣罐由三層結構組成，最內層材料是高強度聚合物，中層是強化碳纖維和高強度聚合物的混合材料，外層是玻璃纖維和高強度聚合物的混合材料，靜止狀態下不會由罐壁泄露氫氣，即使受到槍擊被貫穿之后也能保持瓶體結構，使氫氣瀉出而不爆炸；在車輛著火的時候，一個叫易熔塞的閥門會受熱熔化，強制性地按照一定速度排出氫氣。
由于氫氣有快速逃逸的特性，泄壓后就不易燃燒或爆炸。因此有業內人士提出，在極端汽車碰撞沖擊情況下，可以通過監控關鍵部件加速度等指標，通過系統確認發生碰撞之后開啟泄壓閥釋放氫氣、降低氣罐壓力來避免爆炸。目前來看，實現量產的氫燃料電池安全技術成熟，使用安全有保障。豐田mirai工程師在訪談中甚至公開保證，豐田氫燃料電池汽車在時速80公里碰撞，氣罐絕對不會爆炸。
通過以上分析可知，鋰電著火不是技術問題，而是與廠家的品控和設計缺陷有關，例如，寧德時代、比亞迪電池兩者在市場占比達60%以上，卻很少聽到電池著火事故發生（哪些電池會著火這里不點名）。下一代固態電池技術安全性會大幅提高，基本會消除鋰電自燃現象。
相比之下，氫燃料電池安全技術已經成熟，全世界已經有數千輛日本豐田未來的乘用車在路上運營，大部分分布在美國和日本市場。就目前來看，這款車型還沒有收到一例因為氫氣爆炸惡性事故發生的信息，對比特斯拉剛上路面時頻頻發生著火事故的情況，推測豐田mirai的安全性達到安全使用要求，至少與燃油車一樣安全，甚至更安全。
