分析电动车事故的主要来源：电池

电动车的动力来自电池，电池的安全性，如是否会着火、爆炸、导致人员触电、释放有害气体，车体结构是否安全等诸多问题，都是关乎每位消费者生命安全的大事，确保安全是新能源汽车不断提升渗透率的根本前提。

动力电池系统的产品安全性范围包括化学安全、电气安全、力学安全和功能安全。化学安全在电池单体设计时候就已经定型，比如如何选择活性材料以及如何组合;电气安全通过对电池系统里的电线、壳体和其他电器部件的绝缘来实现;力学安全则通过适当的机械设计来实现，比如特殊的房碰撞保护壳;功能安全需要通过相应的传感器来监测电池单体、电池控制单元和它们相关的通信接口来达到目标，执行器是指如接通、断开电池的继电器。化学安全事故是电动车事故的主要来源，电芯层面主要承担化学安全层面的职责。

统计了2017年以来新能源汽车的起火事故，从场景来看，起火的第一场景是充电，充电中和充满电之后发生安全问题，大概占50%;第二场景是停放，部分新能源汽车在购臵后使用率偏低，或者是即将报废车辆在没有拆除电池包的情况下长期搁臵停放，约占20%;第三场景是行驶，约占10%;第四场景是碰撞，约占5%;第五场景是极端环境或者说恶劣天气，出现动力电池绝缘密封性能下降，泡水后短路等故障问题，约占10%;其他场景约占5%。

导致起火事故的原因之中，首当其冲的是电芯产品问题。在电芯生产制造过程中，个别产品杂质、毛边等质量控制未能符合要求，经过多次充放电循环过程形成析锂导致内部短路，最终发生热失控、热扩散。中科院院士欧阳明高认为，部分企业为获得补贴盲目追求高比能量，缩短电池产品测试验证时间，技术验证周期偏短导致了技术验证不足、工程解决方案不成熟，是造成产品质量问题的主要原因。

除此之外，电气连接失效和碰撞等机械伤害也会引发新能源汽车起火。在汽车使用的长期过程中，部分产品使用寿命无法充分满足要求。例如某车型动力电池经过一段时间使用后，螺栓松动，局部电阻较大开始发热，成为安全隐患。而碰撞是触发动力电池热失控的典型方式。单个电芯或模组发生热失控，会进一步传导至其他电芯、模组和电池包。目前动力电池有关隔热、阻断的机械结构设计有待进一步提高。

电池热失控的原因机理及控制

从科学机理上讲，造成锂离子电池热分解失控的诱因较多，有由外部出发的，如电滥用、热滥用或者机械滥用，也有由内部出发的，如金属杂质残留、隔膜破损或负极上的析锂反应导致单体损坏等。不论触发的原因为何，其导致的结果主要是电池单体温度升高，这会进一步引起其他单体的热分解反应，从而产生更多热量。这种自加速的过程被称为热失控(ThermalRunaway)，它导致的结果往往是不可控的单体发热，甚至是起火。

锂离子电池普遍采用易燃的烷基碳酸酯有机溶液作为电解液;其作为负极的石墨在充电态时化学活性接近金属锂：在高温下表面的SEI膜分解，嵌入石墨的锂离子与电解液、粘接剂PVDF会发生反应，这些都伴随着大量热的释放;其作为正极的过渡金属氧化物在充电态时具有较强的氧化性，在高温下易分解释放出氧，释放出的氧与电解液发生燃烧反应，继而释放出大量的热。因此，在滥用的情况下，安全设计不足的锂离子电池会有热失控的可能，如冒烟、起火甚至爆炸等。

提升安全性有三个维度：一是材料维度;二是生产过程维度;三是电芯集成维度。材料维度上，从对热失控过程中各反应的温度和反应焓的统计来看，尽管负极SEI膜分解反应热相对较小，但其反应起始温度较低，会在一定程度上增加负极极片的“燃烧”扩散速度。更重要的是，SEI膜分解反应直接决定了电池的高温存储性能，因此，改善SEI膜的热稳定性十分必要，改善的途径主要是通过成膜添加剂或锂盐增加其热稳定性。

另外，尽管粘接剂在负极中的重量比很小，但是其与电解液的反应热十分可观，因此通过减少粘接剂的量或选择合适的粘接剂将有利于改善电池的安全性能。正极材料方面，各充电态正极材料在高温下释氧程度是影响其安全性能的主要因素。若对其他性能要求较高，采用核-壳结构和表面包覆也是减少正极材料与电解液的反应热，提高电池安全性能的有效手段。电解液方面，电解质LiPF6的热稳定性是影响电解液热稳定的主要因素，因此目前主要改善方法是采用热稳定性更好的锂盐。但由于电解液本身分解的反应热很小，对电池安全性能影响十分有限。对电池安全性影响更大的是其易燃性，降低电解液可燃性的途径主要是采用阻燃添加剂。

尽管不同类型的电池在正极材料、隔膜等方面有一定差异，但总体思路相同，即正极材料尽量选取稳定性好的、隔膜选取机械强度大的。此外，一旦确定了正极材料，不同电芯企业在材料方面趋同度就已很高，材料的区别很难成为不同电芯品质差异的根本来源。

生产过程的质量控制水平是各家电芯企业差距的最主要来源，制造工艺的差异集中体现在产品一致性上。锂离子电池制造工艺复杂，工序繁多，包括合浆、涂布、辊压分切、制片、卷绕、组装、注液、化成和分容等。制造过程的各个工序都影响着电池的性能，各工序的误差累积是造成单体电池性能差异的主要来源。

锂离子电池制造过程复杂，每个工序的误差累计成最终电池性能差异，因此过程控制十分重要。对每个过程进行优化可提高产品一致性，其中影响较大的步骤包括电池浆料分散是否均匀、极耳、盖板等处的焊接质量以及注液过程的精度控制等。此外，采用自动化程度高及精度高的生产线，不仅可以提高劳动效率、改善工人劳动环境，还可以节约材料、降低能耗并且大大降低生产过程中由于人为接触造成的污染和人为操作的随机性导致的电池不一致，从而提升产品品质。总之，提高电池一致性从根本上要提高制造工艺水平。

电芯集成维度上提升安全性主要是提高电池管理系统的水平(BMS)。在电池组使用过程中遇到的不一致性问题，可以通过BMS对电池组状态进行控制，以抑制电池性能差异的放大。BMS可以准确估测SOC，进行动态监测，实时采集电池的端电压、温度、充放电电流，防止电池发生过充或过放现象，并对电池组进行均衡管理，使单体电池状态趋于一致，从而能在电池使用过程中改善电池组的一致性问题，提高其整体性能，并延长其使用寿命。