鉅大LARGE | 點擊量：742次 | 2021年07月26日
處理動力鋰離子電池熱失控要三板斧
五月六日～七日，由清華大學主辦的第一屆全國鋰離子電池安全性技術研討會在北京召開。本次會議圍繞動力鋰離子電池熱失控問題(高溫熱失控為主)，討論影響電池安全性的各種因素，以及要怎么樣進一步提升鋰離子電池安全性的技術手段與技術措施。清華大學歐陽明高教授在會上分解了動力鋰離子電池熱失控的三種誘因，并對此提出了一些處理辦法及提議。
熱誘因
通俗來講，所謂的熱誘因就是外部高溫環境，包括外部起火、電池散熱不良等。在外部高溫下，由于鋰離子電池結構的特性，SEI膜、電解液等會發生分析反應，電解液的分析物還會與正極、負極發生反應，電芯隔膜將融化分析，多種反應導致大量熱量的出現。隔膜融化導致內部短路，電能量的釋放又增大了熱量的加工。這種累積的互相加強的破壞用途，其后果是導致電芯防爆膜破碎，電解液噴出，發生燃燒起火。
實驗數據顯示，當電池單體溫度達到135℃時，隔膜開始融化，電壓下降；150℃電池電壓快速下降；等溫度高達245℃時，隔膜完全崩潰，電池就會出現起火爆炸的現象。
對此，廠商可以從電池設計和bMS電池管理系統兩個方面來處理。從電池設計角度，可以開發來戒備熱失控的材料，阻斷熱失控的反應；從電池管理角度，可以預測不同的溫度范圍，來含義不同的安全等級，從而進行分級報警。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
今朝市面上的電動汽車的動力鋰離子電池都蘊含熱管理系統，采用風冷或者水冷辦法為電池散熱。有關用戶，要從使用習慣開始消除熱誘因，比如戒備陽光直射車輛、車內不要放置易燃物等，同時常備車載滅火器，消除自燃因素。此外，時刻關注儀表板或中控屏上的電池溫度信息，一般來說電池單體的工作溫度在40℃～50℃之間，高于或低于這個溫度范圍都是不利于電池使用的。
電化學誘因
電池制造雜質、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內短路。這種內短路是緩慢發生的，時間非常長，而且不了解它什么時候會出現熱失控。若進行實驗，無法重復驗證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復由雜質引起的內短路的過程，都在研究當中。
要處理這個問題，首先提高制造工藝減少電池制造中的雜質。這就要選擇產品品質好的電池廠商，其次對內短路進行安全預測，在沒有發生熱失控之前，要找到有內短路的單體。這意味著非得要找到單體的特點參數，可以先從一致性著手。電池是不一致的，內阻也是不一致的，只要找到中間有變異的單體，就可以將其分辨出來。詳盡而言，正常的一個電池的等效電路和發生了微短路的等效電路，方程的形式實際上是相同的，只不過正常單體、微短路的單體的參數發生了變化。可以針對這些參數來進行研究，看其在內短路變化中的一些特點。
滿電狀態的電池負極上嵌入大量鋰離子，過充后，負極片上出現析鋰現象，出現針狀的鋰金屬結晶，刺穿隔膜發生短路。在bMS電池管理系統中，都會有過充保護策略，當系統測試到電池電壓達到閾值時，就會關斷充電回路，對電池進行保護。雖然在出廠前，廠家針對bMS都會進行一些列電性能探測，但是為了防止萬一，還是不提議廣大用戶長時間給電動汽車充電，并且選擇正規的充電設備，消除過充隱患。
機械電氣誘因
碰撞是典型的機械觸發熱失控的一種方式，也就是汽車碰撞事故而引發電池受損。電池受損時也會出現內短路而引發熱失控，但是這種短路與電化學誘因引發的短路不同，機械受損一般是瞬間發生的，對應實際生活中的突發事故，強烈的撞擊、翻車、擠壓都可以導致電池在很短的時間內發活力械損壞。
處理碰撞(機械)觸發熱失控的方法就是做好電池的結構安全性保護設計。為此，歐陽明高教授給出了四種設計路線：
1組裝結構設計：塑料框架支撐+鋼帶預緊的組裝結構以及高強度骨架；
2可靠性設計：利用電池組隔振連接器減少震動磨損；彈性浮動板保證連接可靠性；IP67方式防塵設計；
3防碰撞輕量化設計：防碰撞CAE結構優化；滿足強度要求的電池模組輕量化，方殼系統質量成組效率gt90%；
4電池組定位鎖緊技術：利用限位自鎖及單項鎖緊機構對電池組進行精確定位、鎖緊。
與會專家認為，電動汽車電池應符合性能與安全相關要求，安全性探測驗證要滿足熱探測(高溫危險、熱穩定、無熱管理循環、熱沖擊循環、被動傳播電阻)，電性探測(短路、過充電和過放電)和機械性探測(沖擊、掉落、穿刺、翻滾、浸入、壓碎)的安全要求。但是，這并不意味著動力鋰離子電池公司可以高枕無憂。安全無止境，提高電動汽車安全性，還要國家、科研機構、動力鋰離子電池整個產業鏈條等多方的共同努力。
在燃油汽車發展的一百多年歷史中，也曾不斷出現事故，遇到挫折是任何事情發展的規律。因此，有關各類事故，電動汽車各產業鏈不應止步不前，而應審視并完善自身存在的各種問題與不足。同時也應意識到消費者對安全的要求是無止境的，要讓安全成為滿足一切功能的首要條件。
