鋰離子電池由于材料體系及制成工藝等諸多方面因素的影響，存在發(fā)生內(nèi)短路的風(fēng)險(xiǎn)。雖然鋰離子電池在出廠時(shí)都已經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的老化及自放電篩選，但由于過(guò)程失效及其他不可預(yù)知的使用因素影響，依然存在一定的失效概率導(dǎo)致使用過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)短路。對(duì)于動(dòng)力電池，其電池組中鋰離子電池多達(dá)幾百節(jié)甚至上萬(wàn)節(jié)，大大放大了電池組發(fā)生內(nèi)短的概率。由于動(dòng)力電池組內(nèi)部所蘊(yùn)含的能量極大，內(nèi)短路的發(fā)生極易誘發(fā)惡性事故，導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。TE的PPTC及MHP-TA系列產(chǎn)品提供了一種可能的解決方案，可以預(yù)防一旦動(dòng)力電池出現(xiàn)內(nèi)短路時(shí)惡性事故的發(fā)生。對(duì)于并聯(lián)的鋰離子動(dòng)力電池模組，當(dāng)其中一節(jié)或幾節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短時(shí)，電池模組中的其他電池會(huì)對(duì)其放電，電池組的能量會(huì)使內(nèi)短電池溫度急速升高，極易誘發(fā)熱失控，最終導(dǎo)致電池起火爆炸。如圖1所示。

 

 

　　常規(guī)的溫度探測(cè)在電池升溫時(shí)，雖然可以告知IC切斷主回路，但無(wú)法阻止并聯(lián)電池模組內(nèi)部的持續(xù)放電，并且由于主回路切斷，電池模組所有的能量都集中于內(nèi)短路電池，反而增加了熱失控發(fā)生的幾率。理想的方案是，在發(fā)現(xiàn)某節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短而升溫時(shí)，可以切斷該節(jié)電池與模組中其他電池的連接回路。

 

　　如圖2所示，在單節(jié)電池上組裝TE PPTC或者M(jìn)HP-TA系列產(chǎn)品，當(dāng)內(nèi)短路發(fā)生時(shí)TE保護(hù)器件可以有效地阻斷內(nèi)短路電池與模組內(nèi)其他電池的聯(lián)系，防止惡性事故的發(fā)生。對(duì)于單體電池?cái)?shù)量大的動(dòng)力電池組，配組時(shí)對(duì)電池及器件內(nèi)阻一致性要求較高，而MHP-TA由于其內(nèi)部雙金屬結(jié)構(gòu)，器件電阻的一致性非常好, 可以極大地滿足對(duì)于電池內(nèi)阻的要求。

 

 

　　鋰離子動(dòng)力電池短路產(chǎn)生的危害極大，因此做好電池組短路保護(hù)必不可少，以上的兩種解決方案在電池發(fā)生短路時(shí)都可以有效地保護(hù)電路。對(duì)于過(guò)充，系統(tǒng)層面，采用雙檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)電芯和模組的電壓進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)于外短路，系統(tǒng)層面主要是通過(guò)電流關(guān)斷系統(tǒng)和主回路保險(xiǎn)絲方案。

 

電芯層面應(yīng)對(duì)過(guò)充和外短路主要思路是，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，能自動(dòng)切斷電流，這主要是通過(guò)對(duì)材料、電極和結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

對(duì)于碰撞，總的思路是通過(guò)車身和電池包本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行防護(hù)，而在電芯層面，豐田是下了一番工夫研究，采用了“隔熱層”（Heat Resistant Layer,HRL）設(shè)計(jì)。HRL也被用來(lái)應(yīng)對(duì)電芯的內(nèi)短路風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)殡娦镜膬?nèi)短路，目前整個(gè)系統(tǒng)層面是毫無(wú)應(yīng)對(duì)方案的。

 

隔熱層HRL的主要思路為，將HRL置于正負(fù)極之間，能夠阻止在極端情況下，隔離膜的塌縮，從而即使在急劇溫升時(shí)也能保證電芯一定的阻值。在第1代鋰電池上，HRL被涂在電芯的正極上。

 

 

通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證表明，這種設(shè)計(jì)方案能較好的應(yīng)對(duì)內(nèi)短路。