鋰電池&電動車:汽車涉水會引起短路自燃或爆炸嗎?

2020-12-23 汽車科學島

在分析電動汽車的涉水安全性之前,首先需要了解幾個知識點。

金屬鋰鋰離子電芯電池IP67詳解知識點1:鋰電池的材料不是金屬鋰元素,從上世紀70年開始研發的鋰電池,其本質為【鋰離子電池】。

這種電池中不含有金屬態的鋰,日常是喲跟的電子設備如手機、平板、充電寶以及車輛應急電源均為此類電池。鋰離子電池理論上有可能因內部短路起火,而滅火的正確方式正是用【水】,因為只有水能夠快速滲透到電池內部實現降溫,所以飛機動車上的滅火器都用水基滅火器。

電動汽車裝備的電池組理論上有兩層保護,首先為IP67級密封的外殼(電池包),其次則是電池本體。由鎳、鈷、錳、磷、鐵、鋰與電解液組成的是電芯,在電芯以外還有外殼;即使是特殊的金屬鋰電池或鹼性五號電池,這些電池在沒有剝離外殼的前提下也很難在水中起火。因為外殼有一定的防水能力,而水本身有降溫能力;在緩慢滲透導致內部短路升溫的過程中,水已經在降溫防止起火了。

知識點2:絕大多數出現自燃的電動汽車,這些車除了PACK步驟的設計缺陷或電控系統的問題以外,真正由電池造成的自燃案例是極少的。因為外部短路會保護系統可以切斷,內部短路確實能瞬間釋放出大量的熱能造成連鎖反應導致自燃甚至爆燃。但造成短路的原因多為電芯製造過程中,由於環境問題導致正負極連接出現短路;然而在一線企業實現無人操作的全自動無塵生產後,電池本身還有短路的概率嗎?即使有也會極其低,而且在分揀測試的過程中也會被淘汰。

知識點3:IP67級密封與水壓的關係。IP_ingress protection rating,釋義為入口防護等級,綜合代碼可分為不同標準。

防塵等級-6,塵埃無法進入電池組任何空隙。防水等級-7,常溫常壓下電池浸泡在1米深水箱不會造成有害影響。防塵首先做到了不會因雜質導致電池組短路,防水等級將「1米浸泡」定義為常壓,很顯然保護水平是非常的。因為電動或混動汽車即使涉水行駛,也不可能將車輛行駛到1米深的位置而不知道離開車輛,即使讓電池組浸泡在1米水下又會怎樣呢?

各大車企都進行過浸泡測試,時間為30/60min不等的標準。正如上圖所示,正常浸泡過三四十分鐘的電池組,在連接線束浸泡的前提下取出後仍可正常驅動車輛行駛。而汽車涉水絕對達不到浸泡的等級,充其量是防水代碼中的【5級標準】,指從任何方向噴水都不會造成影響。重點:電池組承受水壓應該是全面浸泡,汽車在涉水行駛時只是被水衝一衝,即使淹沒底盤也遠沒有達到1米的水壓。所以IP67級密封的電池組在涉水狀態下,其電池組的防滲水時間是要倍數級延長的,至此還有什麼需要擔心的嗎?

總結:不論鎳鈷類三元鋰還是磷酸鐵鋰電池,這些動力電池在「360°」水環繞的「滅火狀態下」似乎不好起火。同時IP67級的電池包再加上電池殼體的防水防塵能力,想要讓電動汽車在涉水時自燃的難度似乎太高了;至今貌似也沒有出現過因涉水導致車輛自燃的案例,因為真的反常識了。

編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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