電池熱失控是新能源汽車安全事故的主要原因

 

據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局掌握的輿情信息顯示，自2018年以來的一年半時間里，全國共發(fā)生電動汽車火災(zāi)事故80多起，平均7天就發(fā)生1起，十分驚人。歐陽明高的團(tuán)隊通過對這些事故的分析研究發(fā)現(xiàn)，電動汽車充電時發(fā)生火災(zāi)事故的比例最高，而快速充電不當(dāng)導(dǎo)致電池鋰，導(dǎo)致電池壽命迅速衰減和熱穩(wěn)定性惡化是主要原因。鋰電池分析,仿真測試和安全快速充填技術(shù)實驗中,研究小組發(fā)現(xiàn),鋰離子動力電池?zé)崾Э睾罂焖俪潆?鋰陽極的機(jī)理分析活動,揭示了鋰電池充電過程的陰極表面沉淀嵌入機(jī)制,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計的鋰鋰動力電池的沉淀嵌入機(jī)制分析仿真模型,模擬充電后鋰電池支架在充電過程中的電壓變化，開發(fā)動力鋰電池分析無損檢測方法，推導(dǎo)出最佳充電電流不分析鋰，實現(xiàn)快速校準(zhǔn)不形成鋰電池安全快速充電圖。

 

內(nèi)部短路是電池?zé)崾Э氐某Ｒ姯h(huán)節(jié)

 

通過實驗,歐陽minggao濫用的研究小組發(fā)現(xiàn),機(jī)械擠壓形成的電池和穿刺,電氣濫用收費過高,形成的電池過放電,電池的濫用和熱形成的經(jīng)濟(jì)過熱,會導(dǎo)致電池膜的損傷,電池內(nèi)部短路,導(dǎo)致電池失控,煙霧、火災(zāi)和爆炸。鋰枝晶的不斷生長刺穿膜所引起的內(nèi)部短路嚴(yán)重威脅著電池的使用安全。2013年，波音787和三星Note7電池系統(tǒng)在2016年的一系列火災(zāi)都是由內(nèi)部短路引起的。

 

歐陽明高課題組將一種特殊的記憶合金內(nèi)部具有釘狀結(jié)構(gòu)的短路觸發(fā)元件植入電池，通過溫度升高釘狀結(jié)構(gòu)并刺破膜，成功模擬了內(nèi)部短路過程。內(nèi)部短路模擬試驗方法入選標(biāo)準(zhǔn)T/CEC 169-2018《儲能鋰離子電池內(nèi)部短路試驗方法》在此基礎(chǔ)上，研究了自感內(nèi)部短路問題，得到了內(nèi)部短路熱失控的預(yù)警和檢測結(jié)果。

 

正極釋放活性氧，使電池失去熱量

 

歐陽明高團(tuán)隊還對鋰離子動力電池的熱失控機(jī)理——活性氧的正釋放進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)電池內(nèi)部不存在短路，也會發(fā)生熱失控反應(yīng)動力學(xué)基于組件材料單一的特征建模仿真模型的動力電池?zé)崾Э氐脑诟鞣N各樣的統(tǒng)計系統(tǒng)基于機(jī)制的電池材料高溫?zé)峄瘜W(xué)電池的熱失控的特點提出了改進(jìn)方法。

 

在電池系統(tǒng)熱蔓延測試、仿真與抑制技術(shù)研究中，歐陽明高團(tuán)隊開發(fā)了基于模型的動力電池系統(tǒng)熱失控擴(kuò)散抑制技術(shù)——保溫設(shè)計與散熱設(shè)計。對于熱穩(wěn)定性最差的電池系統(tǒng)，歐陽明高發(fā)明了保溫與快速冷卻相結(jié)合的“防火墻”技術(shù)。Evs-gtr-tf5,工作組在全球電動汽車安全技術(shù)法規(guī):模型分析的結(jié)果提供了一個可行的方案國際熱失控擴(kuò)展條例》的制定,完成方案的可行性驗證,并有助于第一階段的規(guī)定寫進(jìn)中國的計劃;電動客車、鋰離子動力電池組和電動汽車系統(tǒng)的國家安全技術(shù)條件:試驗方法和安全要求(草案)繼續(xù)遵循ev -gtr方案。

 

清華大學(xué)鋰離子電池安全防控技術(shù)研究成果已應(yīng)用于國內(nèi)外主流新能源汽車制造商和電池制造商。知識產(chǎn)權(quán)已授權(quán)給戴姆勒-奔馳、三星SDI和SKI，知識產(chǎn)權(quán)已轉(zhuǎn)讓給國內(nèi)企業(yè)。