通过“铁人三项”的电池才是安全的电池

导航 2024年12月11日 16:31 17 广聚财

新能源汽车以极低的使用成本在近些年占据了巨大的市场份额，我周围的朋友们也都纷纷加入了新能源车主的行列。然而，互联网上，新能源汽车起火爆炸，甚至导致人员伤亡的案例也越来越多，引起这些起火爆炸事故的，便是新能源汽车几乎都离不开的储能原元件——锂电池。

新能源汽车起火燃烧的新闻比比皆是

目前新能源汽车上常用的锂电池有两种，一种是磷酸铁锂电池，另一种是三元锂电池。无论哪种锂电池，在受到破坏或者温度过高时，都可能出现起火和爆炸，但由于磷酸铁锂电池的能量密度较低，因此相比三元锂电池而言，起火和爆炸时的威力相对较小。所以，网上流传着一种说法：不要买三元锂电池的汽车，否则就是买回了一颗定时炸弹。事实真的如此吗？为了回答这个问题，我们首先需要了解锂电池为什么会起火爆炸。

跟中学做过的原电池实验一样，锂电池也依靠离子的运动来产生电流，在放电的时候，电池里面带正电荷的锂离子从负极跑到正极，而电子通过电池外面接的电路从负极跑到正极，充电的时候则是相反。我们想让电池变小，同时想让锂离子更容易地在正负极之间移动，就需要让电池里面的正负极离得很近。但是，正负极可以接近，却不能接触，因为一旦接触，锂离子移动的速度过快，反应过于剧烈，就会发生短路，电流过大，温度剧烈上升，而上升的温度又会进一步加速化学反应，从而发生起火爆炸等事故，这就叫“热失控”。为了防止正负极直接接触，工程师在他们之间加了一层隔膜，这层隔膜可以让锂离子通过，但又不会让正负极短路。看到这里，各位应该能感觉到，这层膜对于锂电池的安全至关重要，他的破坏会直接导致锂电池的热失控。

锂电池的充放电原理

在锂电池的使用中，导致隔膜破坏的原因主要有两种，一是直接的机械损伤，也就是碰撞或者穿刺，另一种则是受热融化。通常，一辆新能源汽车中，会安装有许多的锂电池电芯，每个电芯中都有这样的隔膜。虽然一个隔膜的损坏只会直接导致一个电芯的热失控，而单个电芯所存储的能量有限，往往不会带来严重后果。但问题在于，这个电芯产生的热量又极有可能将临近电芯的隔膜融化损坏，从而导致连锁反应，最终使燃烧一发不可收拾。如果燃烧发生在密闭空间内，速度又非常快，就会发生爆炸。

锂电池正负极之间的隔膜是保障其安全的关键

无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，其充放电的基本原理和发生热失控的基本原理都相似。只不过，三元锂电池使用了可以存放更多锂离子的正负极，使其能量密度更高，所以发生热失控时，释放出来的热量也更大，自然就有更高的起火爆炸可能。这也是网上说三元锂电池是“定时炸弹”的主要原因。

然而，就像飞机在其诞生之初也被视为危险品一样，人类从来都不会因为不够安全而放弃一种先进技术，而是要通过更先进的技术来使其变得安全。从锂电池的热失控原理中我们可以看出，如果能控制电芯热失控时产生的热量，降低其燃烧烈度，同时阻止热量扩散到相邻电芯，保护相邻电芯的隔膜不受损伤，就可以有效阻止锂电池的燃烧和爆炸。所以，关键技术在于热防护。

在我熟悉的航空航天领域，热防护又常被称为“防隔热”。顾名思义，其中包含防热和隔热两种方法，防热指的是主动将温度带走，比如通过飞行器表面的涂层的蒸发，或者喷淋液体蒸发的方式带走热量；而隔热则是通过导热性差的材料，将热量隔绝在外面。我国的“神舟”飞船返回地球时，在气动加热的影响下，外表温度能达到2000摄氏度，但在防隔热技术的加持下，舱内温度依然可以保持在25℃以下。

飞船返回舱再入大气层时，表面温度最高可达2000℃

近期，红旗HS7 PHEV所采用的电池上，也采用了先进的防隔热技术，从而使锂电池的安全性大大加强。首先，在被动隔热方面，红旗HS7 PHEV所使用的锂电池电芯之间采用了隔热陶瓷以及气凝胶对可能因为单个电芯热失控而产生的热量进行阻隔，这两种材料同样也是航空航天领域常用的隔热材料，他们可以有效阻止单电芯热失控时的热量传导给临近电芯。与此同时，在主动防热方面，红旗HS7 PHEV还自带了一支“消防队”，即智能主动喷淋技术。当单个电芯发生热失控时，电池管理系统会向喷淋系统供应冷却液，热失控位置的喷口会自动开始向该电芯喷淋冷却液以主动降低温度。有了隔热和防热两层手段加持，就可以使热失控的电芯热量不会轻易传递给周围电芯，从而让燃烧范围和规模最小化。

红旗HS7 PHEV 电池上的喷淋系统

为了检验这套安全系统的有效性，近期，一汽红旗联合中汽信科，对红旗HS7 PHEV的电池进行了“高温针刺”，“炙热冲锋”和“激光暴击”三项极限挑战试验。

红旗HS7 PHEV 电池安全“铁人三项”挑战

与一般的锂电池针刺试验不同，此次“高温针刺”试验是在45℃的高温环境温度下进行的，在8mm直径的钢针刺穿电芯后，电芯迅速发生热失控，温度上升至347℃。但随着喷淋系统的介入，仅仅过去30秒，电芯温度就降低了至100℃以下，并没有发生整个电池包的起火和爆炸。

高温针刺试验

“炙热冲锋”试验则是让装有锂电池包的台车通过连续火盘，动态燃烧100秒，再静止燃烧30秒。在红旗HS7 PHEV电池优秀的隔热性能加持下，过火后，电池依然保持稳定状态，顺利通过了考验。

炙热冲锋试验

“激光暴击”试验则是用激光远程对电芯进行持续加热。在经过高能激光的照射下，厚度为3mm的钢管被激光照射后迅速烧红。而常规动力电池在激光照射下（非红旗品牌使用，即不含智能主动喷淋系统的普通电池），只抗到2-3分钟就发生热失控起火燃烧了。但红旗HS7 PHEV随着智能主动喷淋系统的介入，在10分钟的激光照射过程中，燃烧都被有效控制，电芯均未出现热失控，也没有燃烧爆炸。

激光暴击试验

通过试验可以看出，红旗HS7 PHEV电池系统具有非常高的安全性，而他所使用的却是被很多人认为“不够安全”的三元锂电池。这说明，由技术带来的危险也可以被技术解除。近年来，三元锂电池的安全性问题一直困扰着汽车行业，但一汽红旗通过先进技术，在一定程度上解决了三元锂电池易燃易爆的困局，中国在新能源领域的地位，也是由这些民族车企通过一项项技术攻关而构筑的。随着国产新能源技术的不断进步，相信未来，能源革命将会席卷交通运输产业，世界的格局也将逐渐发生变化。

目前正赶上年终超值焕新季、0压购车选红旗的活动，红旗HS7 PHEV智慧旗舰四驱限时25.98万元起，还有至高40000元置换补贴等活动（其中包含国家补贴2万元，详情咨询当地红旗体验中心，以门店反馈信息为准）。无论从配置、性能还是价格上，都非常具有性价比，如果是一般家用的话，日常通勤或者过年回家，旗畅版6座或7座足够满足家庭需求了。红旗HS7 PHEV值得信赖。

完整的实验过程视频网址：

红旗HS7 PHEV电池安全“铁人三项”极限挑战

#一汽红旗全球首创“智能主动喷淋技术”，相当于让电池自带“消防员”，能迅速浇灭电池“热失控”险情，真正做到安全无忧。

#自带“消防员”的电池包

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