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电池系统中的颗粒杂质危害
2020-10-30 16:44:35· 来源：知化汽车
昨天，威马的一则召回公告，让电芯自燃而导致的热失控问题再次成为焦点。有别于其他电动汽车起火事故的说明，此次威马在公告中非常清晰和明确地点出了召回的原因
昨天，威马的一则召回公告，让电芯自燃而导致的热失控问题再次成为焦点。有别于其他电动汽车起火事故的说明，此次威马在公告中非常清晰和明确地点出了召回的原因在于电芯，而且也对起火的根源进行了说明“在生产过程中混入了杂质，导致动力电池产生异常析锂，极端情况下可能导致短路，引发动力电池热失控并产生起火”。
这是一个月内，继现代、宝马之后，第三家宣布因为电芯可能存在自燃而进行召回的车企，并且导致电芯自燃的根本原因很有可能都是“电芯在生产过程中混入了杂质。”
涉事的电芯企业是中兴高能，从它回复的公告说明来看，中兴高能并没有认同威马对于起火原因的解释，表示“起火原因还在调查中”。与此同时，它还说明了10月27号发生在北京的威马EX5起火车辆，搭载的并非中兴高能的电池。
从北京EX5车辆起火的整个过程来看，这可能也是由于电芯而导致的自燃：冒白烟，后起火，爆炸。
从威马对于电芯起火原因的确认时间来看，这个FA（Failure Analysis）分析的效率是非常高的，他需要拆开包、排除其他原因、定位是电芯自燃、再定位起火的0号电芯，然后对0号电芯进行拆解（电芯在燃烧后是否完整不确定），并且在电芯正负极、隔膜等展开后，能够发现杂质颗粒或杂质导致的故障现象，从而确认电芯起火的原因是由于杂质颗粒导致的内短路；然后，如若必要，还需要电芯供应商的协助，调出这一批电芯相关的生产记录等控制和追溯材料，从中分析和确认是由于在生产过程中引入了这种杂质。
所以，10月27号的EX5自燃也应该很快能得出起火的原因吧，我们关注下。
威马这个事件的讨论就到此，这里我们想探讨下颗粒杂质对于电池系统的危害，这些微小的、很难观察到的异物，如果得不到控制，必然会导致大的安全事故。
从已发生的安全事故来看，整个电池系统内，基本都有受到过颗粒杂质危害的影响，重点在于电芯、模组、BMS和PACK电连接回路。
对于电芯来讲，除了在生产过程中进入电芯内部而引发比如电芯低电压，自放电或是起火外，另外就是电芯表面的颗粒，主要如焊接过程中的焊渣，往往是顶盖或防爆阀焊接不良，或是进入蓝膜与电芯外壳之间；
对于模组来说，两个电芯之间在紧靠时如有杂质夹在其中，会刺穿电芯蓝膜，引发绝缘异常；模组另外的异物也主要是焊接过程中的焊渣，返工锉刀等产生的金属颗粒等；
对于BMS来讲，有如PCB板钻孔时产生的钻污和板粉导致沉铜不良，孔内铜箔短路；CSC焊渣；环氧树脂溢出；等等。
对于电连接来讲，焊接过程中的颗粒、装配过程中的金属异物等都可能附着在连接处，或是绝缘体的外部，在长时间的振动中，逐渐造成进一步的危害如绝缘失效、外短路等。
对于颗粒杂质的防护，（1）要对来源进行分析，从根本上降低风险；（2）加强防护措施，降低杂质进入电芯的几率；（3）要有有效的检测方法，降低不良事件传递下去的风险。
这其中既有工艺管控的问题，比如加强K值管控，优化K值分级；也有设计的优化，比如通过模组的优化，降低颗粒杂质进入模组内部/蓝膜破损的概率；也需要提高测试的可靠性，避免更多的“有问题产品”流到下个环节。
这是一个月内，继现代、宝马之后，第三家宣布因为电芯可能存在自燃而进行召回的车企，并且导致电芯自燃的根本原因很有可能都是“电芯在生产过程中混入了杂质。”
涉事的电芯企业是中兴高能，从它回复的公告说明来看，中兴高能并没有认同威马对于起火原因的解释，表示“起火原因还在调查中”。与此同时，它还说明了10月27号发生在北京的威马EX5起火车辆，搭载的并非中兴高能的电池。
从北京EX5车辆起火的整个过程来看，这可能也是由于电芯而导致的自燃：冒白烟，后起火，爆炸。
从威马对于电芯起火原因的确认时间来看，这个FA（Failure Analysis）分析的效率是非常高的，他需要拆开包、排除其他原因、定位是电芯自燃、再定位起火的0号电芯，然后对0号电芯进行拆解（电芯在燃烧后是否完整不确定），并且在电芯正负极、隔膜等展开后，能够发现杂质颗粒或杂质导致的故障现象，从而确认电芯起火的原因是由于杂质颗粒导致的内短路；然后，如若必要，还需要电芯供应商的协助，调出这一批电芯相关的生产记录等控制和追溯材料，从中分析和确认是由于在生产过程中引入了这种杂质。
所以，10月27号的EX5自燃也应该很快能得出起火的原因吧，我们关注下。
威马这个事件的讨论就到此，这里我们想探讨下颗粒杂质对于电池系统的危害，这些微小的、很难观察到的异物，如果得不到控制，必然会导致大的安全事故。
从已发生的安全事故来看，整个电池系统内，基本都有受到过颗粒杂质危害的影响，重点在于电芯、模组、BMS和PACK电连接回路。
对于电芯来讲，除了在生产过程中进入电芯内部而引发比如电芯低电压，自放电或是起火外，另外就是电芯表面的颗粒，主要如焊接过程中的焊渣，往往是顶盖或防爆阀焊接不良，或是进入蓝膜与电芯外壳之间；
对于模组来说，两个电芯之间在紧靠时如有杂质夹在其中，会刺穿电芯蓝膜，引发绝缘异常；模组另外的异物也主要是焊接过程中的焊渣，返工锉刀等产生的金属颗粒等；
对于BMS来讲，有如PCB板钻孔时产生的钻污和板粉导致沉铜不良，孔内铜箔短路；CSC焊渣；环氧树脂溢出；等等。
对于电连接来讲，焊接过程中的颗粒、装配过程中的金属异物等都可能附着在连接处，或是绝缘体的外部，在长时间的振动中，逐渐造成进一步的危害如绝缘失效、外短路等。
对于颗粒杂质的防护，（1）要对来源进行分析，从根本上降低风险；（2）加强防护措施，降低杂质进入电芯的几率；（3）要有有效的检测方法，降低不良事件传递下去的风险。
这其中既有工艺管控的问题，比如加强K值管控，优化K值分级；也有设计的优化，比如通过模组的优化，降低颗粒杂质进入模组内部/蓝膜破损的概率；也需要提高测试的可靠性，避免更多的“有问题产品”流到下个环节。
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