在好多(duō)人(rén)印象裏，固執地認爲動力電池不安全，因爲覺得(de)一旦自燃之後人(rén)逃離不了(le)，但新能源汽車和(hé)燃油車在安全性上不能這(zhè)麽簡單粗暴的(de)比較，這(zhè)裏涉及到新能源汽車發展階段和(hé)安全标準建設的(de)問題。

事實上，燃油車和(hé)電動汽車的(de)自燃比例非常接近。國家消防救援局2023年第一季度統計數據。根據這(zhè)一數據，燃油車保有量31771萬輛，自燃18360輛，自燃率萬分(fēn)之0.58；新能源車1445.2萬輛，自燃640輛，自燃率萬分(fēn)之0.44。從自燃率上看，新能源汽車甚至略低于燃油車。

其中最近整改提出動力電池安全要求标準文件由工信部和(hé)甯德時(shí)代、國軒高(gāo)科、卡耐新能源、力神電池、比亞迪、微宏動力以及北(běi)汽新能源、蔚來(lái)汽車等單位參與起草(cǎo)，此次标準增加了(le)電池系統熱(rè)擴散試驗，要求電池單體發生熱(rè)失控後，電池系統在5分(fēn)鐘(zhōng)内不起火不爆炸，爲乘員(yuán)預留安全逃生時(shí)間。因此，按照(zhào)這(zhè)一标準生産的(de)動力電池以及新能源汽車，要比之前沒有達到這(zhè)一标準的(de)動力電池和(hé)新能源汽車的(de)安全性大(dà)大(dà)提升，和(hé)燃油車相比，在車輛自燃後逃生的(de)成功率方面已經和(hé)燃油車沒有區(qū)别。

電車的(de)安全問題，在安全問題裏首當其沖的(de)又是電動車會不會著(zhe)火自燃。這(zhè)裏面就涉及了(le)一個(gè)車用(yòng)電池的(de)熱(rè)失控問題，而保障新能源車電池安全的(de)方法，其實就是找到電池熱(rè)失控的(de)原因以及如何防止電池熱(rè)失控的(de)發生，接下(xià)來(lái)我們就锂電池的(de)熱(rè)失控進行介紹。

一、什(shén)麽是熱(rè)失控

1.概述

熱(rè)失控指的(de)由各種誘因引發的(de)熱(rè)的(de)鏈式反應現象，熱(rè)量在電池内部累積而相互增強且帶有極具破壞性的(de)反應。

簡單來(lái)說，熱(rè)失控就是一個(gè)能量正反饋循環過程：升高(gāo)的(de)溫度導緻系統變熱(rè)，系統變熱(rè)後溫度升高(gāo)，又反過來(lái)讓系統變得(de)更熱(rè)，最終引起起火或爆炸。

2.階段劃分(fēn)

熱(rè)失控的(de)階段的(de)劃分(fēn)方法存在著(zhe)不同的(de)說法，目前主流觀點還(hái)是與隔膜有關，因爲隔膜是隔斷電芯正負極的(de)唯一物(wù)質，當隔膜的(de)大(dà)規模溶解，電芯正負極直接内部短路，會加劇電芯的(de)熱(rè)失控反應。在此之前，溫度降下(xià)來(lái)，物(wù)質活性下(xià)降，反應會減緩。一旦突破這(zhè)個(gè)點，正負極已經直接相對(duì)，電芯内部溫度不可(kě)能被降低，無法終止反應的(de)繼續了(le)。

該理(lǐ)論将熱(rè)失控劃分(fēn)爲三個(gè)階段，自生熱(rè)階段（50℃-140℃），熱(rè)失控階段（140℃-850℃），熱(rè)失控終止階段（850℃-常溫），一些文獻提供的(de)隔膜大(dà)規模融化(huà)溫度起始于140℃。

從圖中可(kě)以看出，當隔膜熔融，電池發生不可(kě)逆的(de)産生鏈式反應時(shí)，電池溫度将急劇升高(gāo)，可(kě)能導緻火災甚至爆炸。爲了(le)降低锂電池的(de)火災爆炸危險，對(duì)于熱(rè)失控機理(lǐ)的(de)掌握變得(de)尤爲重要。

二、熱(rè)失控的(de)誘因

熱(rè)失控的(de)觸發原因可(kě)以分(fēn)爲兩大(dà)類，内因和(hé)外因。

内部短路：根據前面分(fēn)析，所有的(de)熱(rè)失控歸根到底都是隔膜熔融，造成電芯正負極内部短路造成電芯的(de)熱(rè)失控，在原因分(fēn)析裏的(de)内部短路則是一個(gè)狹義的(de)概念，即電芯内部由于加工時(shí)由于設備的(de)磨損，引入一些金屬物(wù)質，造成隔膜刺穿引起的(de)内短路。如目前普遍采用(yòng)的(de)是6至12μm的(de)隔膜，當金屬顆粒超過隔膜厚度，在反複充電過程中，金屬刺穿隔膜引起的(de)電芯内部短路，繼而引發的(de)熱(rè)失控。

機械濫用(yòng)

機械濫用(yòng)，指的(de)是在外力作用(yòng)下(xià)，電芯受到類似碰撞、擠壓和(hé)穿刺等形式的(de)外力影(yǐng)響。比如車輛高(gāo)速行駛中觸碰的(de)異物(wù)，直接導緻了(le)電池内隔膜崩潰，進而造成了(le)電池内短路，短時(shí)間内引發了(le)自燃。

電濫用(yòng)

锂電池的(de)電氣濫用(yòng)，一般包括外短路，過充，過放幾種形式，其中最容易發展成熱(rè)失控的(de)要屬過充。

過充電，過充電主要是由于電池包無節制的(de)充電或者反複充電，電芯負極已無空間繼續盛放锂金屬，其就會形成锂枝晶，造成刺破隔膜引起電池包熱(rè)失控，這(zhè)個(gè)也(yě)是锂電行業剛發展初期最重要的(de)失控因素之一。

外短路，電池組的(de)外部短路可(kě)能是由于汽車碰撞引起的(de)變形引起正負極短路，浸水(shuǐ)，導體污染或維護期間的(de)電擊等，一般而言，針對(duì)外短路，隻要不會直接作用(yòng)于電池包，造成電池包内部的(de)高(gāo)壓正負極直接短路，都可(kě)以通(tōng)過産品本身的(de)保險系統進行消除，避免電池包熱(rè)失控。

熱(rè)濫用(yòng)

局部過熱(rè)可(kě)能是發生在電池組中典型的(de)熱(rè)濫用(yòng)情況。熱(rè)濫用(yòng)很少獨立存在，往往是從機械濫用(yòng)和(hé)電氣濫用(yòng)發展而來(lái)，并且是最終直接觸發熱(rè)失控的(de)一環。除了(le)由于機械/電氣濫用(yòng)導緻的(de)過熱(rè)之外，過熱(rè)可(kě)能由連接接觸松動引起。電池連接松動問題已經得(de)到證實。熱(rè)濫用(yòng)也(yě)是當前被模拟最多(duō)的(de)情形，利用(yòng)設備有控制的(de)加熱(rè)電池，以觀察其在受熱(rè)過程中的(de)反應。

三、如何防止熱(rè)失控發生

熱(rè)失控的(de)誘因是多(duō)元的(de)，針對(duì)锂離子電池熱(rè)失控的(de)情況，目前國内主流的(de)解決方法主要從外部保護和(hé)内部改進兩個(gè)方面進行改進。内部改進則是指針對(duì)電池本身進行提高(gāo)。外部保護較爲複雜(zá)，主要是指系統方面的(de)升級改進。

1.電池單元組成

以方形動力電池爲例：電池組通(tōng)常由多(duō)個(gè)方形電池單元組成，用(yòng)于存儲和(hé)釋放大(dà)量電能。由于動力電池組儲存的(de)能量較大(dà)，一旦發生異常情況（例如過充、過放、高(gāo)溫等），可(kě)能會導緻電池組的(de)氣體産生、壓力升高(gāo)，嚴重情況下(xià)甚至引發火災或爆炸。

爲了(le)确保電池組的(de)安全性，每一塊動力電池通(tōng)常會配備1塊防爆閥。防爆閥是一種安全裝置，可(kě)以控制電池内部壓力，将過壓或異常壓力及時(shí)釋放，以減少爆炸或火災的(de)風險。

2.工作原理(lǐ)

方形動力電池防爆閥的(de)主要爆破原理(lǐ)是基于熱(rè)膨脹特性和(hé)壓力差的(de)原理(lǐ)。當電池内部氣體壓力超過防爆閥設定的(de)安全值時(shí)，閥門将爆開，通(tōng)過閥門排放出一部分(fēn)氣體，從而降低電池内部氣體的(de)壓力，保持電池的(de)安全工作狀态。

當電池内部氣體壓力升高(gāo)超過閥門設定的(de)安全壓力時(shí)，壓力差使得(de)閥門受到力的(de)作用(yòng)，突破防爆閥的(de)限制，爆開閥門，将電池内部氣體排放出去。

（電池防爆閥爆開圖）

3.設計标準

方形動力電池防爆閥的(de)爆破參數是根據電池的(de)設計和(hé)使用(yòng)要求進行決定的(de)。另外，電池防爆閥的(de)開啓力度也(yě)需要合理(lǐ)控制，過大(dà)或過小都會影(yǐng)響閥門的(de)工作效果。而電池防爆閥的(de)爆破過程主要包括兩個(gè)階段：壓力累積和(hé)爆破釋放。在壓力累積階段，電池内部氣體壓力逐漸增加，到達閥值後，防爆閥受到壓力的(de)作用(yòng)迅速爆開，閥門完全打開，進入爆破釋放階段，電池内部氣體通(tōng)過閥門迅速排放出去，從而保持電池的(de)安全工作狀态。

而車企在方形動力電池防爆閥的(de)采購(gòu)應要注意，在防爆閥爆破過程中需要滿足以下(xià)幾個(gè)要求：一是快(kuài)速的(de)反應速度，即能夠在電池内部氣體壓力達到危險值之前及時(shí)爆開閥門；二是可(kě)靠的(de)工作性能，即能夠在不同環境條件下(xià)正常工作，不受外界因素的(de)影(yǐng)響；三是持久的(de)使用(yòng)壽命，保證能夠長(cháng)期穩定地工作，避免頻(pín)繁更換，隻有這(zhè)樣才能保證電池安全。