昨天晚上,懂车帝上传了一个视频《比亚迪汉EV高速对撞国产新能源-刀片电池起火爆炸》,这对于一直致力于宣传磷酸铁锂+刀片电池=安全的Slogan带来很大的挑战。下面这个是起火的部分片段。


借着这个热点,我们尝试探讨一下为什么电池会在碰撞发生48小时后起火,另外再探讨一下碰撞后的电动汽车该如何处理。

 

图1 没看过原视频的建议去找来看看


一、刀片电池也不保险?在原视频里面,出现了几张重要的图,我们可以把这个事情分为几个步骤:(1)原视频14:48播放了监控的画面,在这个时间点没有任何症状。

 

 

(2)原视频14:50的时候出现了火花,可以看到在这一秒内,火焰在车辆前部突然冒出来,但在14:52的时候火焰消失。

 

 

 

后续工作人员开始灭火,整体只能看到电池在逐步热失控,烟雾缭绕的环境下继续燃烧。

 

 

我们在此重点想要探讨的是,为什么会在碰撞发生48小时以后起火。这个案例首先让我联想到2011年Volt的一辆车在做完撞击测试后起火(搁置了三周),但可以不完全一样。我觉得这里存在几种可能性:(1)电芯被破坏后短路导致热失控翻阅比亚迪汉EV的使用手册可以看到,比亚迪已经考虑到碰撞以后,电池单体壳体存在破裂的风险。为应对这部分风险,刀片电池与其他电池不一样的地方在于,前者有个很重要的设计,是利用电芯整体刚度来和电池整包一起抵抗碰撞。

 

 

图2 比亚迪在用户手册里面对于碰撞以后的说明如下图所示,整包在碰撞过程中,刀片电池作为系统的一部分也承受了一定的力,因此在这里电池就可能受到了损伤。

 

 

图3 比亚迪刀片电池系统的结构也就是说,这个电池电芯本身出现了损伤,表面出现了缝隙,然后电解液就会渗透出来,再经过48小时以后,破坏了周边电池的绝缘。

 

 

图4 比亚迪的电池之前也说了,由于单颗损坏带来区域局部短路的情况,这个效应累积到一定温度就会引发电芯的热失控,如下图所示。这个状态,像是不断对绝缘状态破坏的过程,最后达到一定的导通电阻,从很大阻抗的短路逐步引发的。

 

图5 比亚迪汉的整包的结构示意图(2)冷却液泄露导致起火另外一种可能性,就是碰撞过程中导致整个用来做结构加强的水冷板发生泄露,冷却液顺着防护盖导入到了侧边的采样板里面,引发微短路,累积到一定的温度引发电池的燃烧。这是之前Volt碰撞以后车翻转过来引起的失效模式,在刀片电池这个案例里,也有一点概率是这种情况。但是由于这个CMU是侧边立着放置,而且配置了一个塑料盖,冷却液想要导入进去不那么容易。

 

图6 刀片电池的情况


二、面对这种情况,我们能做什么?

首先可以看到,电池材料不是用上磷酸铁锂就万事大吉了,更何况现在设计的高压实密度、高能量密度的磷酸铁锂电池和以往的铁锂电池已经不一样了。

 

随着CTP和刀片电池的导入,比亚迪所说的通过结构创新,在成组时可以跳过“模组”,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标,但与此同时,整包结构上面的防护是下降的。相较传统的有模组电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,续航里程已经达到了高能量三元锂电池的同等水平。

 

原本基于模组的设计理念,即使在剧烈碰撞的条件下,电池本体也是不能碰的,更别说受力了。但新的设计付出的代价是,当把更多电池装入电池包里面,减小或者取消梁的强度并让位于电池,就代表极端碰撞下电池更容易受损伤。所以遇到以后有碰撞的车辆,第一时间弃车,让专业的4S店人员进行检修,确认电池没被伤到,主要是看整车的绝缘电阻是否有变化,电池的电压是否有变化,确认安全以后再用。

 

小结:好消息是经过碰撞,两台车都没有出现碰撞后立即起火的情况。后续有机会再对碰撞中另一辆车(北汽极狐)的电池设计做一个对比。