新能源時代,最令人關注的就是車下那塊巨大的動力電池組的安全問題。前一段時間小米SU7(參數丨圖片)在德上高速上導致3人死亡的慘烈事故仍然歷歷在目。悲劇的原因極大可能指向車輛的電池組在發生碰撞之后產生了嚴重的熱失控,所以火焰從車底燃起的那一刻起,車內乘員生存可能呈現斷崖式下降。那為什么新能源車在發生撞擊事故后容易起火?有沒有誰做得更好一些?
一、為什么新能源車撞車之后電池容易起火?
第一就是電池內部結構破壞,隔膜和外殼破裂導致起火燃燒。鋰電池由正極、負極、隔膜和電解液組成。在碰撞事故中,電池的內部結構會受到嚴重破壞,隔膜可能因機械沖擊而破裂,導致正負極直接接觸短路。另外電池外殼在撞擊中可能破裂或變形,使電池內部結構暴露,電解液泄漏與空氣接觸,增加起火風險。
(隔膜損壞的電池組)
第二就是化學反應失控,電池的放電過程實際是氧化還原反應,鋰電池的電解液通常含有有機溶劑,在高溫或短路條件下易揮發和燃燒。短路時內部溫度迅速升高,電解液分解并釋放可燃氣體(如甲烷、氫氣),形成爆燃條件。作為負極材料的石墨在高溫下與空氣接觸后可能發生劇烈氧化反應,甚至引發燃燒爆炸。
(鋰電池熱失控后隨時間發生的反應歷程)
最后就是局部高溫以及多米諾效應:短路或外部沖擊導致局部溫度急劇升高,加速電池內部化學反應,釋放更多熱量,形成惡性循環。多米諾效應指的是單電芯起火后,熱量通過金屬連接件傳導至相鄰電芯,觸發二次短路,火勢在數秒內蔓延至整個電池組。
(單點熱失控后引起“火燒連營”的效應)
二、電池起火會有什么危險?
首先劇烈的化學反應會釋放大量的熱以及伴隨大量明火,有機電解液的燃燒會釋放大量一氧化碳、粉末狀碳單質等會引起窒息的有毒物質。另外,不可控的明火也有可能會燒壞BMS、車身控制器等重要的電子元器件,導致車上靠電控的部件失效,給救援增加很大的難度。
三、國標出臺“史上最嚴電池安全令”
對于電動汽車起火后的營救和逃生時間,國家標準是有著強制性的要求的(此國標開頭為GB,而非GB/T國標推)。國家標準對電動汽車電池起火后的營救時間要求經歷了從“黃金5分鐘”到“2小時不起火、不爆炸”的顯著提升。2020年發布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(GB 38031-2020)規定,電池單體發生熱失控后,電池系統需在5分鐘內不起火、不爆炸,為乘員提供安全逃生時間,即“黃金5分鐘”。這一標準旨在保障乘員在電池熱失控初期的生命安全。
隨著這幾年的電動汽車發展以及多起事故的發生,之前的5分鐘黃金救援時間的規定也需要與時俱進,因為5分鐘對于營救一個熱失控體系下的人員來講只能說聊勝于無。那在最近,2025年4月,工信部發布新版強制性國家標準《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(GB 38031-2025),將電池熱失控后的安全要求升級為2小時內不起火、不爆炸,并要求所有監測點溫度不高于60℃。該標準將于2026年7月1日正式實施,被稱為“史上最嚴電池安全令”。
(最嚴電池安全令測試要求節選)
四、那在電池防護安全上,有沒有做的好的例子?
我們先以硬派越野車這種應用工況多、使用環境惡劣的產品中的一個比較優秀的案例——坦克推出的Hi4-Z的動力電池組來舉個例子,這個電池組很有代表性,首先安裝在底盤中央、其次能量密度高、而且還是三元鋰電池。新能源硬派越野車的電池包受到扭轉、磕碰、水浸的風險遠遠高于轎車,所以對電池的要求更加苛刻。
Hi4-Z架構的動力電池是越野級專用電池包,在防護結構上縱向和側向兩個維度都有充足的防護措施,縱向方向在電池包底部具備8層安全防護,即使出現托底電池包也能應對沖擊。側向安全保護則是電芯側向4層安全防護設置,減輕最容易導致電池擠壓變形的側向碰撞傷害。這就是充分考慮到底置動力電池在越野的情況下可能會受到各種來自地形的傷害。或者一言以蔽之,電池包正前方是車架的第4根橫梁,水平高度比電池包要低,在泛越野場景下,一旦出現下方托底會先碰撞到橫梁和安裝在橫梁上的電池包護板,從而更好地保護電池包安全;"
除了外面的鋼筋鐵骨防護,電池包這層護甲的用料和設計也非常重要,這是動力電池的第二層防護上殼體選用高溫復合材料,配合多層隔熱防火材料,電池包不漏液、不起火、不爆炸、密封正常。抗形變能力就相當于肌肉的強度,電池包采用結構強化的鋁型材殼體,電池包零件級的扭轉剛度超過30,000Nm/deg,對整個底盤的扭轉剛度提升約40%,進一步保證電池安全。考慮到越野/泛越野會經常會出現涉水工況,電池包采用超IP68 的防水防塵等級,這比某些手機的防水等級都要高,能夠保證,1m 以下水深靜置48 小時電池內部無水進入,各項功能正常,超0.5h 行業標準96倍。
那我們再來看看轎車,咱們就以特斯拉為例,畢竟人家早就開始做純電車,特斯拉產品的電池包內部配備溫度和電壓監控系統,實時監測電池工作狀態,異常時立即啟動保護機制(如切斷電源或啟動冷卻系統)。動力電池總成底部加設多個泄壓閥,極端熱失控情況下迅速釋放熱量,控制熱擴散,降低起火風險。
(特斯拉的一組電池組,底部明顯墊高的部分就是泄壓閥結構)
在熱管理方面,液體循環溫度管理系統確保電池溫度均衡,提升性能和壽命。同時側邊冷卻技術增加冷卻液與單體電芯接觸面積,溫差控制在±2℃以內,延長電池壽命。4680圓柱電芯無極耳設計顯著降低內阻和熱失控風險。
(特斯拉Model S的貫通式敷設水冷管路)
外層防護方面,電池包外殼采用高強度材料,內部電池單體間設置防火隔板,防止外部沖擊和故障單體引發火勢蔓延。底部橫梁使用屈服強度1700兆帕的馬氏體鋼,搭配聚酯纖維護板,提供額外保護。
(未拆封的特斯拉電池組,電芯與電芯之間有隔板,通過縫隙能看到
總結:動力電池安全無小事,對于新能源車而言,電池安全就是整車被動安全的一個關鍵環節。想要做好電池安全,首先就得有對于電、對于短路失效、對于各種應用情況的敬畏之心,同時這次的最嚴電池安全令也進一步對新能源車在極端條件下的營救時間提出了更高的要求。對于動力電池安全,您還有什么看法,歡迎評論區留言。
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