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三步处理动力电池热失控

由清华大学主办的第一届全国锂离子电池安全性技术研讨会在北京召开。本次会议围绕动力电池热失控问题(高温热失控为主),讨论影响电池安全性的各种因素

因为新能源轿车的快速的开展,动力电池职业也备受重视。动力电池即为东西供给动力来历的电源,多指为电动轿车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车供给动力的蓄电池。

由清华大学主办的第一届全国锂离子电池安全性技能研讨会在北京举行。本次会议环绕动力电池热失控问题(高温热失控为主),评论影响电池安全性的各种要素,以及怎么进一步进步锂离子电池安全性的技能手段与技能措施。清华大学欧阳明高教授在会上剖析了动力电池热失控的三种诱因,并对此提出了一些处理计划及主张。

热诱因

浅显来讲,所谓的热诱因便是外部高温环境,包括外部起火、电池散热不良等。在外部高温下,因为锂离子电池结构的特性, SEI膜、电解液等会产生分化反响,电解液的分化物还会与正极、负极产生反响,电芯隔阂将消融分化,多种反响导致很多热量的产生。隔阂消融导致内部短路,电能量的开释又增大了热量的出产。这种累积的相互增强的损坏效果,其结果是导致电芯防爆膜决裂,电解液喷出,产生焚烧起火。

实验数据显现,当电池单体温度到达135℃时,隔阂开端消融,电压下降;150℃电池电压快速下降;等温度高达245℃时,隔阂彻底溃散,电池就会呈现起火爆破的现象。

对此,厂商能够从电池规划和BMS电池办理体系两个方面来处理。从电池规划视点,能够开发来防止热失控的资料,阻断热失控的反响;从电池办理视点,能够猜测不同的温度规模,来界说不同的安全等级,然后进行分级报警。

现在市面上的电动轿车的动力电池都包括热办理体系,选用风冷或许水冷计划为电池散热。关于用户,要从运用习气开端消除热诱因,比方防止阳光直射车辆、车内不要放置易燃物等,一起常备车载灭火器,消除自燃要素。此外,时刻重视仪表板或中控屏上的电池温度信息,一般来说电池单体的工作温度在40℃~50℃之间,高于或低于这个温度规模都是不利于电池运用的。

电化学诱因

电池制作杂质、金属颗粒、充放电胀大的缩短、析锂等都有或许形成内短路。这种内短路是缓慢产生的,时刻十分长,而且不知道它什么时候会呈现热失控。若进行实验,无法重复验证。现在全世界专家还没有找到能够重复由杂质引起的内短路的进程,都在研讨傍边。

要处理这个问题,首要进步制作工艺削减电池制作中的杂质。这就要挑选产品品质好的电池厂商,其次对内短路进行安全猜测,在没有产生热失控之前,要找到有内短路的单体。这意味着必需要找到单体的特征参数,能够先从一致性着手。电池是不一致的,内阻也是不一致的,只需找到中心有变异的单体,就能够将其辨别出来。详细而言,正常的一个电池的等效电路和产生了微短路的等效电路,方程的方法实际上是相同的,只不过正常单体、微短路的单体的参数产生了改变。能够针对这些参数来进行研讨,看其在内短路改变中的一些特征。

满电状况的电池负极上嵌入很多锂离子,过充后,负极片上产生析锂现象,呈现针状的锂金属结晶,刺穿隔阂产生短路。在BMS电池办理体系中,都会有过充维护战略,当体系检测到电池电压到达阈值时,就会关断充电回路,对电池进行维护。虽然在出厂前,厂家针对BMS都会进行一些列电功用测验,可是为了防备如果,仍是不主张广阔用户长时刻给电动轿车充电,而且挑选正规的充电设备,消除过充风险。

机械电气诱因

磕碰是典型的机械触发热失控的一种方法,也便是轿车磕碰事端而引发电池受损。电池受损时也会产生内短路而引发热失控,可是这种短路与电化学诱因引发的短路不同,机械受损一般是瞬间产生的,对应实际生活中的突发事端,激烈的碰击、翻车、揉捏都能够导致电池在很短的时刻内产生机械损坏。

处理磕碰(机械)触发热失控的方法便是做好电池的结构安全性维护规划。为此,欧阳明高教授给出了四种规划道路:

1 拼装结构规划:塑料结构支撑+钢带预紧的拼装结构以及高强度骨架;

2 可靠性规划:使用电池包隔振衔接器削减轰动磨损;弹性起浮板确保衔接可靠性;IP67方法防尘规划;

3 防磕碰轻量化规划:防磕碰CAE结构优化;满意强度要求的电池模组轻量化,方壳体系质量成组功率>90%;

4 电池包定位锁紧技能:使用限位自锁及单项锁紧组织对电池包进行准确定位、锁紧。

与会专家以为,电动轿车电池应契合功用与安全相关要求,安全性测实验证要满意热测验(高温风险、热安稳、无热办理循环、热冲击循环、被迫传达电阻),电性测验(短路、过充电和过放电)和机械性测验(冲击、坠落、穿刺、翻滚、浸入、压碎)的安全要求。可是,这并不意味着动力电池企业能够无忧无虑。安全无止境,进步电动轿车安全性,还需要国家、科研组织、动力电池整个工业链条等多方的共同努力。

在燃油轿车开展的一百多年前史中,也曾不断呈现事端,遇到波折是任何事情开展的规则。因而,关于各类事端,电动轿车各工业链不该止步不前,而应审视并完善本身存在的各种问题与缺乏。一起也应意识到顾客对安全的要求是无止境的,要让安全成为满意全部功用的首要条件。

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