關(guān)于汽車自燃，汽油車自燃的主要原因不外乎電路老化短路、燃油泄漏導(dǎo)致，新能源汽車自燃則大多與動(dòng)力電池有關(guān)。工信部裝備工業(yè)司司長張相木在2016中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上表示，暫停三元鋰電池客車列入《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》，這表達(dá)了國家對三元鋰動(dòng)力電池安全性的擔(dān)憂。目前，工信部的新車目錄上，已經(jīng)沒有裝配三元材料電池的客車產(chǎn)品。

1.鋰離子電池

鋰離子電池是一種二次電池，依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，正極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)；放電時(shí)，Li+從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極，正極處于富鋰狀態(tài)，正負(fù)極的氧化還原反應(yīng)與充電時(shí)相反。

電池老化是電池性能和穩(wěn)定性在使用過程中有所下降的一種現(xiàn)象。電池容量隨著充放電次數(shù)的增加而減少，這種變化被量化為工作壽命，即一個(gè)電池在其容量降至初始容量 80%，或是SOC降至0.8的充/放電次數(shù)。

2.鋰電池充放電曲線

（1）充電曲線

鋰離子電池在充電過程中一般分為三個(gè)過程：涓流充電、恒流充電、恒壓充電，故電池充電可分為三個(gè)步驟。第一步：判斷電壓<3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，0.1C電流。第二步：判斷 3V<電壓<4.1 V，進(jìn)行恒流充電，一般0.2C~1C電流。第三步：判斷電壓>4.1V，進(jìn)行恒壓充電，電壓為4.1V，電流隨電壓的增加而減少，直到充滿。

（2）放電曲線

鋰離子電池的正常使用過程就是動(dòng)力電池的放電過程，隨放電容量的增加，單體電池的電壓呈下降趨勢，放電方式有恒流放電與恒阻放電。

電池恒流放電：電池電壓要經(jīng)歷三個(gè)過程，即下降、穩(wěn)定、再下降，在這三個(gè)過程中，穩(wěn)定期是最長的，穩(wěn)定時(shí)間越長說明電池的放電平臺(tái)越高。

鋰離子電池在放電過程中需要注意以下事項(xiàng)：

⑴放電電流不能過大，過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱，有可能造成永久性的損壞。

⑵不能過放電。電池放完內(nèi)部儲(chǔ)存的電量，電壓達(dá)到一定值后，繼續(xù)放電就會(huì)造成過放電。一般而言，過放電會(huì)使電池容量明顯衰減，甚至導(dǎo)致電池報(bào)廢。

3.單體電池充放電影響因素

在電動(dòng)汽車上使用的動(dòng)力電池使用壽命終了是指電池的衰減量達(dá)到初始容量的20%。在電動(dòng)汽車上反復(fù)充放電時(shí)，會(huì)由于鋰離子電池內(nèi)部的副反應(yīng)不斷發(fā)生使得電池本體材料性質(zhì)發(fā)生衰退。從實(shí)際使用環(huán)境條件來看，影響動(dòng)力單體電池使用壽命的因素主要包括充放電截止電壓、充放電倍率、使用溫度及擱置條件。

4.充放電截止電壓分析

在一定范圍內(nèi)，不同充電截止電壓的循環(huán)壽命隨充電電壓越高而越短，這說明充電截止電壓對電池使用壽命的影響非常大。高的充電截止電壓會(huì)加劇電池副反應(yīng)的發(fā)生，導(dǎo)致電池使用壽命縮短。不同的充電截止電壓會(huì)對放電容量造成影響，截止電壓過高，越易導(dǎo)致電池過放。

鋰電池放電時(shí)是存在電壓下限的，當(dāng)電芯電壓低于2.4 V 時(shí)，部分材料會(huì)開始被碳化。由于鋰電池會(huì)自我放電，放越久電壓就會(huì)越低，因此，放電時(shí)最好不要放到 2.4V 才停止。鋰電池從 3.0V 放電到 2.4V期間，所釋放的能量只占電池容量的3%左右。因此，3.0V是一個(gè)理想的放電截止電壓。

動(dòng)力電池在整車上使用時(shí)，由于電動(dòng)汽車的各種行駛狀況使得電池易出現(xiàn)衰退，而在較高電位區(qū)域充放電時(shí)性能下降較嚴(yán)重。

5.不同情況下單體電池充放電曲線分析

動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車的使用過程中為滿足不同的駕駛工況從而采用不同的充放電倍率。對動(dòng)力電池倍率充放電的研究表明大倍率充放電會(huì)加速電池容量的衰減，充放電倍率越大，電池容量衰減越快。這主要是由于正極材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變以及負(fù)極表面膜增厚導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散困難造成的。如果充放電倍率過大，還有可能造成單體電池過熱、短路引起爆炸等。

動(dòng)力電池以不同倍率充、放電時(shí)，具有的特點(diǎn)為：

①電池穩(wěn)定工作在放電截止電壓與充電截止電壓之間，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)電池的電壓與所儲(chǔ)存的電量有較好的對應(yīng)關(guān)系。

②電池能夠放出的電量與放電倍率有關(guān)，放電倍率越大，能放出的電量越小。

③放電倍率增大，放電容量、能量減小。

6．單體電池的一致性

同一種規(guī)格的電池，其容量、內(nèi)阻、充放電性能、老化過程應(yīng)一致。一輛車的電池包內(nèi)有一百多個(gè)以上的單體電池串聯(lián)，如果出現(xiàn)單體電池一致性差別過大，就會(huì)出現(xiàn)過充電或過放電情形，此時(shí)，電池的溫度極高，自燃熱失控的概率就很大了。

如何防止熱失控發(fā)生？

熱失控的誘因是多元的，針對鋰離子電池?zé)崾Э氐那闆r，目前國內(nèi)主流的解決方法主要從外部保護(hù)和內(nèi)部改進(jìn)兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。內(nèi)部改進(jìn)則是指針對電池本身進(jìn)行提高。外部保護(hù)較為復(fù)雜，主要是指系統(tǒng)方面的升級改進(jìn)。

1.電池單元組成

以方形動(dòng)力電池為例：電池組通常由多個(gè)方形電池單元組成，用于存儲(chǔ)和釋放大量電能。由于動(dòng)力電池組儲(chǔ)存的能量較大，一旦發(fā)生異常情況（例如過充、過放、高溫等），可能會(huì)導(dǎo)致電池組的氣體產(chǎn)生、壓力升高，嚴(yán)重情況下甚至引發(fā)火災(zāi)或爆炸。

為了確保電池組的安全性，每一塊動(dòng)力電池通常會(huì)配備1塊防爆閥。防爆閥是一種安全裝置，可以控制電池內(nèi)部壓力，將過壓或異常壓力及時(shí)釋放，以減少爆炸或火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.工作原理

方形動(dòng)力電池防爆閥的主要爆破原理是基于熱膨脹特性和壓力差的原理。當(dāng)電池內(nèi)部氣體壓力超過防爆閥設(shè)定的安全值時(shí)，閥門將爆開，通過閥門排放出一部分氣體，從而降低電池內(nèi)部氣體的壓力，保持電池的安全工作狀態(tài)。

當(dāng)電池內(nèi)部氣體壓力升高超過閥門設(shè)定的安全壓力時(shí)，壓力差使得閥門受到力的作用，突破防爆閥的限制，爆開閥門，將電池內(nèi)部氣體排放出去。

（電池防爆閥爆開圖）

3.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

方形動(dòng)力電池防爆閥的爆破參數(shù)是根據(jù)電池的設(shè)計(jì)和使用要求進(jìn)行決定的。另外，電池防爆閥的開啟力度也需要合理控制，過大或過小都會(huì)影響閥門的工作效果。而電池防爆閥的爆破過程主要包括兩個(gè)階段：壓力累積和爆破釋放。在壓力累積階段，電池內(nèi)部氣體壓力逐漸增加，到達(dá)閥值后，防爆閥受到壓力的作用迅速爆開，閥門完全打開，進(jìn)入爆破釋放階段，電池內(nèi)部氣體通過閥門迅速排放出去，從而保持電池的安全工作狀態(tài)。

而車企在方形動(dòng)力電池防爆閥的采購應(yīng)要注意，在防爆閥爆破過程中需要滿足以下幾個(gè)要求：一是快速的反應(yīng)速度，即能夠在電池內(nèi)部氣體壓力達(dá)到危險(xiǎn)值之前及時(shí)爆開閥門；二是可靠的工作性能，即能夠在不同環(huán)境條件下正常工作，不受外界因素的影響；三是持久的使用壽命，保證能夠長期穩(wěn)定地工作，避免頻繁更換，只有這樣才能保證電池安全。