鋰電池為什么會出現(xiàn)熱失控？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-10 11:25
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(1)過熱觸發(fā)熱失控
導(dǎo)致動力電池過熱的原因來自于電池的選型和熱設(shè)計(jì)的不合理，或者外短路導(dǎo)致電池的溫度升高、電纜的接頭松動等，應(yīng)該從電池設(shè)計(jì)和電池管理兩個方面來解決。從電池材料設(shè)計(jì)角度，可以開發(fā)來防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應(yīng);從電池管理角度，可以預(yù)測不同的溫度范圍，來定義不同的安全等級，從而進(jìn)行分級報(bào)警。
(2)過充電觸發(fā)熱失控
“過充電觸發(fā)的熱失控”是指電池管理系統(tǒng)本身對過充電的電路安全功能缺失，導(dǎo)致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導(dǎo)致的。針對這類過充電的原因，解決辦法首先是查找充電機(jī)的故障，這可以通過充電機(jī)的完全冗余來解決;其次是看電池管理合不合理，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。
隨著電池的老化，各個電池之間的一致性會越來越差，這時(shí)過充就更容易發(fā)生。這需要進(jìn)行整個電池組的均衡，來保持電池組一致性。比如采用“先并后串”這一最常見電池組組合方法的串聯(lián)的電池組，在解決單體一致性問題后，最好的情況是擁有與最小容量的單體一樣大的容量。有了這個一致性之后，容量回升了，同時(shí)也能防止過充。為了實(shí)現(xiàn)一致性，必須有一種方法對各個單體進(jìn)行容量估計(jì)?？梢愿鶕?jù)充電曲線的相似性來進(jìn)行全體電池組狀態(tài)的估計(jì)。也即是說，只要知道了其中一個單體電池的充電曲線，其他的曲線應(yīng)該跟它是相似的。經(jīng)過曲線變化，它們可以近似重合，曲線變化的過程中間的這些差異就很容易計(jì)算。根據(jù)一個單體可以推算出其他的單體。有了這樣的方法，就可以進(jìn)行上文提到的一致性的均衡，當(dāng)然這種算法的時(shí)間過長，需要進(jìn)行簡化。
(3)內(nèi)短路觸發(fā)熱失控
電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時(shí)間非常長，而且不知道它什么時(shí)候會出現(xiàn)熱失控。若進(jìn)行試驗(yàn)，無法重復(fù)驗(yàn)證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復(fù)由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過程，都在研究當(dāng)中。
要解決內(nèi)短路問題，首先要找到產(chǎn)品品質(zhì)好的電池廠商，選擇電池及電池單體容量;其次對內(nèi)短路進(jìn)行安全預(yù)測，在沒有發(fā)生熱失控之前，要找到有內(nèi)短路的單體。這意味著必須要找到單體的特征參數(shù)，可以先從一致性著手。電池是不一致的，內(nèi)阻也是不一致的，只要找到中間有變異的單體，就可以將其辨別出來。具體而言，正常的一個電池的等效電路和發(fā)生了微短路的等效電路，方程的形式實(shí)際上是一樣的，只不過正常單體、微短路的單體的參數(shù)發(fā)生了變化?？梢葬槍@些參數(shù)來進(jìn)行研究，看其在內(nèi)短路變化中的一些特征。
導(dǎo)致動力電池過熱的原因來自于電池的選型和熱設(shè)計(jì)的不合理，或者外短路導(dǎo)致電池的溫度升高、電纜的接頭松動等，應(yīng)該從電池設(shè)計(jì)和電池管理兩個方面來解決。從電池材料設(shè)計(jì)角度，可以開發(fā)來防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應(yīng);從電池管理角度，可以預(yù)測不同的溫度范圍，來定義不同的安全等級，從而進(jìn)行分級報(bào)警。
(2)過充電觸發(fā)熱失控
“過充電觸發(fā)的熱失控”是指電池管理系統(tǒng)本身對過充電的電路安全功能缺失，導(dǎo)致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導(dǎo)致的。針對這類過充電的原因，解決辦法首先是查找充電機(jī)的故障，這可以通過充電機(jī)的完全冗余來解決;其次是看電池管理合不合理，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。
隨著電池的老化，各個電池之間的一致性會越來越差，這時(shí)過充就更容易發(fā)生。這需要進(jìn)行整個電池組的均衡，來保持電池組一致性。比如采用“先并后串”這一最常見電池組組合方法的串聯(lián)的電池組，在解決單體一致性問題后，最好的情況是擁有與最小容量的單體一樣大的容量。有了這個一致性之后，容量回升了，同時(shí)也能防止過充。為了實(shí)現(xiàn)一致性，必須有一種方法對各個單體進(jìn)行容量估計(jì)?？梢愿鶕?jù)充電曲線的相似性來進(jìn)行全體電池組狀態(tài)的估計(jì)。也即是說，只要知道了其中一個單體電池的充電曲線，其他的曲線應(yīng)該跟它是相似的。經(jīng)過曲線變化，它們可以近似重合，曲線變化的過程中間的這些差異就很容易計(jì)算。根據(jù)一個單體可以推算出其他的單體。有了這樣的方法，就可以進(jìn)行上文提到的一致性的均衡，當(dāng)然這種算法的時(shí)間過長，需要進(jìn)行簡化。
(3)內(nèi)短路觸發(fā)熱失控
電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時(shí)間非常長，而且不知道它什么時(shí)候會出現(xiàn)熱失控。若進(jìn)行試驗(yàn)，無法重復(fù)驗(yàn)證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復(fù)由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過程，都在研究當(dāng)中。
要解決內(nèi)短路問題，首先要找到產(chǎn)品品質(zhì)好的電池廠商，選擇電池及電池單體容量;其次對內(nèi)短路進(jìn)行安全預(yù)測，在沒有發(fā)生熱失控之前，要找到有內(nèi)短路的單體。這意味著必須要找到單體的特征參數(shù)，可以先從一致性著手。電池是不一致的，內(nèi)阻也是不一致的，只要找到中間有變異的單體，就可以將其辨別出來。具體而言，正常的一個電池的等效電路和發(fā)生了微短路的等效電路，方程的形式實(shí)際上是一樣的，只不過正常單體、微短路的單體的參數(shù)發(fā)生了變化?？梢葬槍@些參數(shù)來進(jìn)行研究，看其在內(nèi)短路變化中的一些特征。
