整车上电池燃烧各种诱因的详细分析

（文章来源：汽车总站）

锂离子电池的电动汽车起火原因非常复杂，只能根据市场上已经起火的车辆进行分析，发现触发热失控的诱因分为以下7大类，这些诱因直接或间接触发了毒气外泄或电池的热失控和热扩散，最终导致整车火灾。锂离子电池的电流异常使用包括过充电、过放电、大电流使用、外部电路短路、低温环境充电和高温环境用电，它们使电池正负极、电解液异常发热导致“热引发”，进一步发生热失控反应。

车辆频繁急加速急减速：在大电流充放电时由于内电阻的存在，或者外部电路短路，都将引起正负极迅速发热，这些热量就发生电池燃烧的诱因。为此车辆在使用过程中要避免频繁急加速或急减速，它会导致电池输出或输入大电流。

过充电：电池充满之后，在负极端的锂原子会达到饱和状态。继续充电时导致正极材料损失太多锂原子，层状晶格结构的突然各向异性收缩高达5%(即“晶格坍塌”)，电池容量永久性降低。负极上镶嵌满锂离子之后，过充电时多余锂离子在表面继续沉积，形成树枝状结晶，即锂枝晶。继续充电，锂枝晶最后会击穿隔膜，发生短路，见图4中黄色部分。GB/T 31485—2015对过充电有明确的要求，即充电至额定电压的1.5倍，或电池充满电后继续充电1 h，要求电池1 h内不爆炸、不起火。

过放电：过放电时,过多的锂离子从负极通过电解液和隔膜转移到正极，负极石墨电极的层状结构失去了支撑坍塌，再充电时不能再镶嵌进锂离子，造成电池容量永久性下降。放电时负极表面形成铜结晶，过放电时石墨表面覆盖铜枝晶，它也可以刺穿隔膜。由于各电池的容量有差异，电池组中容量较小的电池在过放电的时候会出现正负极颠倒,触发热失控。

锂离子电池内部故障：生产制造过程中电解液分布不均匀、电极上毛刺、材料中金属杂质、隔膜破损或表面粉尘物理因素，都可能会引起电池内部短路，它们大部分可以在初期检验中可以检查出来，但一些隐形的缺陷会在后期车辆使用过程中慢慢表现出来。

整车上与电池相连的高压电路中，各种线束和电器元件、插头部件失效，都可能导致电池热失控。车辆使用过程中，插接件的端子因为浸水、松动、老化等原因造成接触不良，或者由于车辆上其它电器的故障，导致电池包外部电路短路，如果熔断机制未发挥作用，大电流急剧放电会诱发电池包的热失控。

车主私自进行改装电路，使整车用电负荷增加，改装的电线搭接处容易接触不良也容易诱发电路短路、发热，如果导致高压电路异常，容易引发电池包的热失控。

电动汽车在行驶中可能与其它车辆发生碰撞，如果放置锂离子电池的区域发生变形，电池包壳体可能变破裂，引起包内电池也相互挤压变形，甚至破裂，就会引起热失控。在车辆的行驶中，除车辆撞击外，还有底盘刮擦、电池包固定件松脱等意外情况，引起电池包的跌落、挤压，或者出现裂纹，壳体产生形变，导致单体电池挤压破裂，出现漏液或内部短路，最终诱发热失控。

由于我国车辆使用环境很复杂，电动汽车在使用过程中有可能遇到暴雨导致车辆泡水，或者通过深水坑，这种水有弱酸性且有大量杂质，如果进入电气接插件内，它的插接端子间可能短路或发生腐蚀，引起整个电路异常发热，或者燃烧。合肥工业大学研究了对单个电池用海水浸泡，导致热失控的试验[18]。他们采用NaCl盐水作为替代海水，单个电池长时间浸泡后，安全阀会被盐水损坏，盐水进入电池内部出现短路，最后燃烧爆炸。

电池包的密封等级一般为IP67，理论上可浸泡半小时以上的时间。日常生活中车辆在道路上涉水，或车辆短时间浸水等情况下，一般不会超过30 min，没有问题。如果车辆长时间浸泡在水中，或者电池包的密封性不合格，水也会通过接缝或者插头进入电池包内部。车辆长时间使用之后，电池包的密封材料就慢慢老化，也容易进水。

锂电池在充放电时性能与环境温度关系密切，温度会影响电池内阻，以及电解液中锂离子的迁移速度，温度上升则迁移速度加快，充放电速率增加。如果温度下降则充放电的速度下降，同时电池容量也会下降。

低温环境充电：低温时电池容量会降低，大电流充电时材料会加速老化，而且会产生锂枝晶，容易热失控。高温环境用电：锂电池的工作温度范围一般在-20℃至60℃之间。当环境温度超过60℃时，高温叠加电池工作热量，可能诱发热失控。

电控液冷保温：相对于风冷却的电池包，电控液冷系统通常与座舱空调系统联合在一起形成复杂的温控系统，冷却液进入电池包内部，并用电控技术控制冷却液的温度和流动。在极端环境温度下，它可以使电池保持在最佳工作温度区间，即10℃～35℃之间，发挥最佳的电池效能，并获得最长的寿命。

美国加州大学的模拟试验表明[19]，电池包液冷系统不能阻止单个电池的热失控，但是可以延缓或阻止热失控向周围电池扩散。车辆使用过程中有可能发生各种意外，如烟蒂引燃整车、点烟器引燃整车、炎热的夏季太阳曝晒前风窗下方的香水和打火机等易燃物、充电时充电枪异常发热、停车时排气系统遇到车底的易燃物、相邻车辆的燃烧等，引起车辆燃烧。
     （责任编辑：fqj）