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对电动汽车火灾原因的分析与探讨
来源:天纵鉴定 | 作者:SKYLABS | 发布时间: 1980天前 | 14725 次浏览 | 分享到:

在新能源车的车身中配置并使用了大量的电池,但电池设备本身其实就是一个将化学反应放出能量并用电能形式表现出来的装置,因此其确实会带来比较大的火灾和爆炸风险。在实际工作中,天纵鉴定(SKYLABS)也接到了很多关于汽车电池引起的汽车自燃事故和新能源车火灾方面的案件咨询。由于电池的爆炸原因多种多样,大致分为外因和内因两个方面。我们特别在此分享一篇《高工锂电》上锂电行业资深人士的一篇相关文章,供读者们参考。

引言

 电动汽车是在传统燃油汽车面临能源危机与环境污染两大难题时,得到重视和发展的,并被视为解决上述两大难题的有效途径,近年来随着节能减排、绿色环保意识的加强以及国家相关政策的激励,电动汽车呈现出爆发式的增长。在电动汽车保有量快速增长的同时,关于电动汽车的安全问题的讨论已成为不可回避的话题,电动汽车起火事件也时常发生。

201611日,特斯拉Model S在挪威耶尔斯塔的一家超级充电站插上电源充电的过程中突然燃烧起来,整车几乎被烧毁;2016119日,合肥市一辆正在充电的电动四轮车突然燃烧,轮胎、玻璃等相继炸裂;20154月,五洲龙纯电动大巴在深圳普天新能源的深圳湾加电站充电后发生火灾,造成车辆严重损毁;20125月,比亚迪E6出租车碰撞之后导致车辆失控起火;20114月,众泰纯电动出租车杭州街头自燃,此次事故最终鉴定为电池组成组后不能完全满足车辆使用环境要求,在应用过程中,出现了电池漏液、绝缘受损及局部短路。

从上述几起电动汽车起火事故来看,导致起火的原因主要是外部因素诱导,并在所有保护措施失效的前提下引起电池起火最终场面失控。但对于绝大多数外行人看来,仍然认为是电池本身问题引起电动汽车起火,从而导致市场认识误区:即电动汽车起火等同于电池质量有问题,这不仅严重阻碍电动汽车市场化推广的步伐,而且也让动力电池行业蒙受不白之冤。 

1、动力电池起火机理 

电动汽车动力电池作为电动汽车动力源,就其本质而言,在电动汽车起火时也是危险源,它的安全性除与其生产过程控制、使用条件等息息相关外,还由其自身的热化学行为所决定。就目前而言,市场绝大部分的电动汽车都采用锂离子动力电池,该类电池采用强氧化性的正极和强还原性的负极,以及易燃的有机碳酸锂电解液(如图1所示)

 在其内部,除了正常的充电放电反应外,还存在众多潜在的放热副反应,如果负极表面膜受热分解,电解液将在裸露的高活性负极表面剧烈还原分解放热;充电态正极在较高温度下易分解放热,产生的高活性氧还会进一步引发电解液的剧烈氧化分解等。在正常使用条件下,上述副反应不会发生。

 但当内外部短路、过充电等导致电池的温度过高时,上述反应有可能被引发,并在短时间内放出大量的热及可燃性有机小分子气体。热量的大量积累导致电池内部温度的急剧升高,并进一步加速副反应的发生,从而使电池进入危险的热失控状态,并可能引发电池燃烧等安全性事故。

 

 电池单体内部结构

 在实际应用过程中,大部分锂离子电池的不安全事故主要由于碰撞、过充电、短路、电解液的泄露等原因所引起,从而造成热失控。受热时(如表1所示),负极膜首先发生热分解,导致电解液直接在裸露的嵌锂负极表面还原分解放热;随后,充电态正极的热分解放热,引发电解液的氧化分解;热量在电池体内的大量积累导致电池内部温度的急剧升高,并进一步加速副反应的发生,从而使电池进入危险的热失控状态,并可能引发电池燃烧等安全性事故。

2、不同模式下起火原因分析

2.1 静止状态起火

电动汽车静止状态主要指车辆停放在车库或停车场,电动汽车高压回路处于断开状态,整车不上电。此种情况下电动汽车几乎不会发生事故,可能发生的起火原因是电动汽车长时间放置导致电池老化或线路短路造成。

2011512日,媒体广泛报道的沃蓝达电动汽车在停车场后自己起火(如图2所示),其主要原因是雪佛兰沃蓝达在接受初次碰撞试验后,锂离子电池组的内部受损,且碰撞后部分电池单体出现漏液。

雪佛兰沃蓝达起火现场

 2.2充电起火

 电动汽车充电起火可分两种情况,一种是电动汽车在正常充电时起火;另一种是过充状态下起火。电动汽车在正常充电时,电池中会缓慢释放出氢气和氧气,由于氢气的爆炸极限比较低,如果在某一密闭空间内聚集,遇到火源时可能会遇到染上情况;另一方面,在大电流充电时,导线、相关电气部件会持续发热,如果产品不符合相关标准,散热处理不得当,可能会导致导线绝缘层融化、相关电气部件失效及短路,从而造成相关火灾事故。