中国科大教授孙金华：电动汽车起火事件频发，电池安全何以保障？

近年来，电动汽车起火问题始终颇受用户关注，近期更是由于一起意外导致电动汽车起火事件，再次将智能电动汽车的安全性推向风口浪尖。

据应急管理部消防救援局统计，全国电动车 2021 年发生的火灾事故大约有 3000 余起，按照去年 800 万辆的新能源车保有量计算，电动汽车着火概率约为 0.03%，略高于燃油车。

随着新能源汽车的大力发展，提升电动车安全保障已刻不容缓，而最核心之处，就是要解决电池安全隐患这一行业痛点问题。

动力电池为何易失控？

动力电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜材料、电解质等材料构成，其本质就是氧化剂和可燃剂的化学物，就容易发生事故。

一般来说，电池的正常使用温度在 40℃ 以下。根据化学反应热和电化学热建立热电耦合的热失控预测模型不难看出，电池的初始热量是充放电循环等物理热积累，如果不能及时导走的话，会诱发热失控反应。

简单而言，即电池内累积的热量如果无法及时散出，电池温度超过安全阈值时，就导致热失控反应。

对此，中国科学技术大学教授孙金华对电池模组的火灾行为进行了一些研究，包括负荷电状态不同，热释放速率峰值个数的不同。另外，荷电状态越高，热失控状态会增加量化不同状态的总产热量及其火灾行为，包括喷射火的一些行为等等。

通过对火灾行为的研究，从而围绕电池热失控的难易程度以及发生火灾之后的危险程度这两大纬度，对电池的危险性进行了分类评价。

“通过采样对电池热失控后喷出的气体进行气象识谱分析发现，电池热失控后会产生大量可燃气，其中30%是氢气，还有一些是一氧化碳可燃物、二氧化碳以及碳氢化合物。”孙金华教授说道。

如果进行原位测量，结果就会不一样。“热失控电池着火气体当中大概有 60% 是电解液，还有氢气、一氧化碳等十多种可燃性气体和氧化性气体存在。”孙金华教授表示。

当电池组成电池模组时，孙金华教授团队开始建立了大尺寸平台研究电池热失控传播规律。研究发现，当第一个电池开始热失控，进而会传播到第二个、第三个、第四个，如果不采取任何措施，其传播速率是逐步递增的；也就是说，两个电池传播热失控的时间会越来越短。

如何对动力电池进行安全防控？

明确了电池失控的机制，孙金华教授进而从电池本体安全、使用过程安全、消防安全三方面提出了动力电池安全防控技术，分别来看：

• 电池本体安全方面，从材料和工艺等角度提升电池安全性。例如研发出难燃和不燃的电解液、更高熔点的隔膜甚至是无机隔膜等，或是提高正极材料的稳定性，防止与电解液发生反应。

• 使用过程安全方面，即是进行热失控预测预警。针对一系列电池热失控的实验，提取可能用于电池热失控的参数，阈值等，再结合热失控模型，孙金华教授团队突出了三级基于多参数融合电池火灾预测预警技术，分别为第一级故障预警，第二级热失控预警，第三级火灾报警。

• 消防安全方面，即研发高效灭火和抗复燃技术。据介绍，当前业内已研发出一种新的适合于电池系统的灭火方法，灭活剂中有不良导体，能够带电灭火，第一次快速喷放使火迅速扑灭，再进行多次缓射，目的是先降低电池温度，保证系统里面的灭火剂浓度之后不复燃。

此外，孙金华教授对电池安全发展提出了进一步展望。

孙金华教授认为，要发展安全型动力电池，要进一步从电池材料、全电池系统安全设计以及生产工艺方面提高安全性能。

另外要研究高性能、高安全的电池，比如固态电池、钠离子电池等，并研发早期故障诊断与热失控精准预测技术，做到靶向性推测出电池包中具体哪一个电池出现故障。

最后，要发展智能一体化的安全防控技术，即集热管理、故障诊断、热失控预警、灭火协同的智能一体化安全技术，形成高效热管理智能精准预测和快速处置，最后实现高效、清洁灭火。