“扬汤止沸”不如“釜底抽薪”--- 新能源汽车安全性能提升的讨论

　　作为交通行业实现“双碳”目标的重要组成部分，新能源汽车经过十多年的发展，已经成为我国汽车工业中重要的组成部分。至2023年底，全国新能源汽车保有量达2041万辆，占汽车总量的6.07%；其中纯电动汽车保有量1552万辆，占新能源汽车保有量的76.04%。2023年新注册登记新能源汽车743万辆，占新注册登记汽车数量的30.25%，与2022年相比增加207万辆，增长38.76%。根据中汽协发布的2023年产销数据，我国新能源产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8% 和37.9%，市场占有率达到31.6%。

　　超过2000万辆的新能源汽车保有量和和950万辆的年产销量是我国成为全球最大的新能源汽车生产国和应用市场。而伴随着市场快速增长同时到来的，也有对于新能源汽车安全性的担忧。

　　在2024年3月的一场行业活动中，有权威人士援引国家消防救援局的数据称：“2023年第一季度自燃的车辆，燃油车18360辆，新能源车640辆”，从概率上看，“燃油车是万分之0.58，新能源车是万分之0.44，下一步还会继续降低……”引起了广泛的讨论。这也从一个侧面反映了安全性对于新能源汽车未来发展的重要性。

　　在新能源汽车的安全性领域，“自燃”一直是最受到关注的风险点，也是未来新能源汽车发展过程中必然要解决的问题。传统内燃机汽车的自燃风险大多来源于可控的外部因素，例如燃油泄漏、电气短路、发动机过热、线路故障、刹车片过热、涉水后的短路以及排气管高温等。虽然风险点较多，但大部分可以通过及时检测来排除隐患，即使发生了自燃，也有较宽裕的时间供司机和乘客逃生。

　　新能源汽车的自燃较多发生在电池相关系统，包括电池本体由于内部短路导致的热失控、外部火烧或机械冲击导致的短路或电弧引燃周围易燃物、充电过程中的过冲或热失控等诸多因素。而且新能源汽车自燃发生的场景不只是在车辆行驶过程中，也会发生在车辆停止状态和充电过程中。同时，新能源汽车一旦发生自燃，留给司机和乘客的逃生时间非常有限，且火势难以控制，容易波及周围车辆和设施。

　　此外，新能源汽车为了达到更好的车辆性能与更长的续航里程，现阶段搭载的锂离子电池的能量密度与电池容量在不断增加，同时配套的整车电气系统也在采用更高的系统电压与更大的电流以缩短充电时间。这就进一步增加了新能源汽车的自燃风险。

　　在新能源汽车的自燃风险中，起火风险、爆炸风险、电弧风险是受到最多关注的三大风险。

　　锂离子电池的起火风险主要来源于各种内部或外部因素导致的电芯内部短路，其造成的热失控在短时间内释放大量热量与可燃气体。如果电池管理系统没有及时介入，产生的大量热量与可燃气体扩散到相邻的电芯，会引发整个电池包的起火。同时，在电芯热失控的过程中产生的大量可燃气体如果没有通过有效的泄压系统排出，会进一步引发电池包的燃爆或爆炸，造成爆炸风险，可能引起更严重的安全事故。

　　高压电弧也是新能源汽车用锂离子电池安全性风险中重要的一种，是指在电池包中发生的高压电流通过气体或介质产生的放电现象。当电池包中的电流达到一定电压时会形成电弧，在电极之间产生高温、高能量的放电现象。高压电弧常常发生在电路的开断过程、绝缘受损、或者局部短路。由于高能量电弧可产生严重的声、光、热效应，高压电弧带来的危害非常严重，其瞬间温度高达上万度，足以引起可燃物燃烧，甚至会使金属熔化飞溅，进而引起爆炸。

　　针对新能源汽车自燃的诸多风险，防范的措施需要从电芯、模组、控制系统、和电池系统4个核心方面着手，才能达到“釜底抽薪”的效果。

　　电芯方面涉及结构设计与材料设计。电芯结构影响散热路径与失效模式，是降低电芯热失控的重要途径；电芯的材料与安全性能有极大的相关性，由于电解液本身是可燃性材料，因此全球电池企业的研发重点是通过添加阻燃剂或采用固态电池等难燃性的电解液方案来提高安全性。模组方面，主要通过提高电芯一致性减少个别电芯“过充”、“过放”、或短路的风险。另一方面，选择质量可靠的材料有助于提升电芯的一致性，例如高质量的铜箔能够有效降低涂覆过程中的缺陷发生，确保电芯的一致性，提升锂离子电池包的整体安全性。控制系统中，电池管理系统对于电池的热管理具有决定性影响，能够在电池发生热失控时有效隔离发生问题的电芯，保证整体电池包的安全。

　　电池系统整体安全性的提升，一方面需要通过各个子系统安全性能的提升，另一方面也需要同系统安全性能的提升。整个锂离子电池在使用过程中会面对复杂的应用环境，包括颠簸路面带来的机械冲击、高低温环境带来的温度冲击、车辆遭遇意外事故的外部冲击等。动力电池的线缆、带电体、保护线路等需要可靠连接，尤其要避免不同材料连接处发生的电化学腐蚀，造成电击、起火等风险。市场上有许多整车起火案例或者电池产品的起火案例和电气连接松脱有关，因此需要引起高度重视。

　　随着新能源汽车普及程度的快速提升，消费者对于其安全性的关注程度也会不断提升。作为新能源汽车安全性风险中最受到关注的“自燃”风险，其解决方法不仅要具有完善的检测系统实现“早发现”，更要通过系统设计的优化、材料的选择、制造工艺的提升来实现根本性的解决。