動力電池熱失控是怎樣出現(xiàn)的？如何防范動力電池熱失控現(xiàn)象？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-03 12:06
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進入2019年4月以來，電動汽車燃燒事件頻頻發(fā)生。特斯拉在上海、中國香港、舊金山、比利時等地接連發(fā)生車輛自燃事件，而蔚來ES8亦在短短兩個月內出現(xiàn)了三次自燃事故。此外，根據(jù)國家市場監(jiān)督總局的數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國至少發(fā)生了40起涉及電動汽車的火災事故。為此，電動汽車尤其是動力電池安全問題引發(fā)行業(yè)高度關注，而動力電池安全本質則是電池熱失控。
那么導致動力電池熱失控的主要原因有哪些？而對于電池熱失控情況下？針對此，6月23日，在由青海省人民政府、工業(yè)和信息化部、科學技術部、中國電動汽車百人會主辦的“中國（青海）鋰產業(yè)與動力電池國際高峰論壇”上，中國科學院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高進行了詳細闡述。
那么導致動力電池熱失控的主要原因有哪些？而對于電池熱失控情況下？針對此，6月23日，在由青海省人民政府、工業(yè)和信息化部、科學技術部、中國電動汽車百人會主辦的“中國（青海）鋰產業(yè)與動力電池國際高峰論壇”上，中國科學院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高進行了詳細闡述。
電池充電析鋰與快充控制
近期發(fā)生的充電事故的分析表明，主要是不當快速充電或過充引發(fā)電池析鋰，導致熱失控溫度大幅度下降，從219℃下降到107℃，并與電解液劇烈反應，導致電池在107℃發(fā)生熱失控。
通過實驗表征發(fā)現(xiàn)，在快充的時候能夠明顯看出析鋰的產生，并通過對析鋰機理進行研究，發(fā)現(xiàn)了析鋰的完整過程，包括電池充電過程負極表面鋰析出和重新嵌入，析出過程就是負極零電位之后形成，在電池停止充電之后，電位會恢復到零電位以上，這個時候會重新嵌入，然后所有的可逆鋰均完全溶解，負極不再發(fā)生反應。
我們對熱失控內短路建立仿真模型，其中很重要的是內短路位置的熔斷，這種熔斷可能導致整個內短路終止，也有可能導致更劇烈的內短路發(fā)生。為此，我們對影響這種熔斷的各種參數(shù)進行了分析。我們對整個內短路發(fā)生演變的過程進行了綜合分析和總結，在此基礎上，提出為防止發(fā)生熱失控，必須要在早期階段將內短路檢測出來。
介紹其中的一種方法，是對串聯(lián)電池組的內短路檢測方法，主要基于一致性差異進行診斷。具體來看，可以建立有內短路和沒有內短路的等效模型，基于這個等效模型和平均差異模型進行在線參數(shù)估計，有內短路之后電位和等效阻抗發(fā)生了變化，我們對這兩個參數(shù)進行了參數(shù)辨識，最后可以找出究竟是哪一個單體出現(xiàn)了問題，通過驗證試驗結果，很明顯的能夠發(fā)現(xiàn)某一個電池有內短路。但算法只是一個基礎，在此基礎上，我們還要結合大量工程實驗數(shù)據(jù)，最終開發(fā)出了實用化的檢測算法。
電池系統(tǒng)的熱蔓延與熱管理
如果前面所有方法都失效，就要從整個系統(tǒng)的角度來考慮問題。比如劇烈碰撞或者底盤被銳利物質刺穿，會立即熱失控，這是時有發(fā)生的，這種熱失控只能從系統(tǒng)層面解決。
首先進行熱失控蔓延過程測試，明顯看出電池單體一個接著一個，像放鞭炮一樣的熱失控。
其次，進行了并聯(lián)電池模組熱蔓延測試，發(fā)現(xiàn)并聯(lián)模組熱失控蔓延的獨有特征，即多段V字形電壓下降；在實車級電池模組不加抑制的情況下，熱失控擴展在電池模組中可呈現(xiàn)加速效應，并最終導致整個模組劇烈燃爆。
再次，進行熱失控噴閥特性測試，在密閉定容的燃燒彈中，用高速攝影機記錄了熱失控噴發(fā)全過程，從測試中發(fā)現(xiàn)了噴射流呈現(xiàn)了氣-液-固三相共存的特征，其中氣體噴射速度高達137m/s。
