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造成电池热失控的原因是什么?解决电池热失控的方法有哪些?

钜大LARGE  |  点击量:5479次  |  2019年12月20日  

自今年夏季以来,国内电动汽车起火事故频发,仅8、9月两月发生的电动汽车起火事故数量就已超过2017年全年电动汽车起火事故总和,在国内电动汽车迅速增长的大环境下,电动汽车安全事故发生的背后暴露的是当前电池企业和主机厂都在追求更高的能量密度以获得更多的补贴,却忽视了动力电池最根本的安全属性的问题,而近期频繁的事故出现,理应为国内追求高速发展的电动汽车行业敲响警钟。

锂离子电池起火的原因分析


作为纯电动汽车的能量来源,锂离子电池起火的主要原因主要是电池过热而造成的热失控,这种过热在电池充放电过程中最容易发生。由于锂离子电池自身具有一定的内阻,在输出电能为纯电动提供动力的同时会产生一定的热量,使得自身温度变高,当自身温度超出其正常工作温度范围间时将会损害整个电池的寿命和安全。纯电动汽车中,动力电池系统是由多个动力电池单体电芯构成,在工作过程中产生大量的热聚集在狭小的电池箱体内,如果热量不能够及时地快速散出,高温会影响动力电池寿命甚至出现热失控,从而引发起火爆炸等事故。从原理上说热失控的原因主要有以下四个方面:


(1)机械滥用


主要发生在汽车碰撞时,由于外力的作用,锂电池单体、电池组发生变形,自身不同部位发生相对位移,导致电池隔膜被撕裂并发生内部短路;易燃电解质泄漏最终引发起火。


(2)电滥用


电滥用主要是对电池的使用不当造成的,有外部短路、过度充电和过度放电几种类型。其中,过渡放电导致的危害最小,但是由于过放造成的铜枝晶的增长会降低电池的安全性从而增加热失控的几率。


(3)热滥用


热滥用主要指在电池中的局部过热,很少独立存在,往往是通过机械滥用和电气滥用发展而来,并且是最终直接触发热失控等事故的一种情况。


解决动力电池热失控的主要方法


针对锂离子电池热失控的情况,目前国内主流的解决方法主要从外部保护和内部改进两个方面进行改进。外部保护主要是指系统方面的升级改进,内部改进是指针对电池本身进行提高。


(1)冷却方式的提升


热管理系统主要负责控制温度,确保电池一直处在一个合理的运行温度下。通常,热管理系统由整车控制器控制,在电池包温度异常时,通过空调系统进行及时散热或者加热,保证电池安全以及寿命。电池的散热方式根据导热方式和介质的不同而分为四项:空气冷却(风冷)、液体冷却(水冷)、相变材料(固体)、和结合冷却(风冷/水冷+固体冷却)几种。


(2)内部材料及结构的改进


内部改进即从电芯内部的材料结构上进行改造,从而使电池具备更好的耐热、散热性能。以目前的研究热点来说,发展固态电解液;对正负极进行结构改造


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