如何避免鋰電池熱失控？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-09 14:28
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熱失控的誘因是多元的，為此需要做出多重的預防措施，來避免熱失控的發(fā)生。這就涉及到了電芯的設計和生產(chǎn)、電池管理BMS算法開發(fā)、電池包結(jié)構(gòu)設計等多個方面的研究，全部展開講過于龐雜，這里簡單說一說在熱管理軟件層面怎么做，這是目前眾多研究的重點，也是技術含量較高的一方面研究。
電池的狀態(tài)和發(fā)動機是不一樣的，有一些發(fā)動機易測量的變量，在電池這里并不容易估計。比如說燃油車剩余油量，很容易就可以通過油箱內(nèi)的油的多少來讀到，但電池的剩余電量（ SOC），則通常要使用算法來進行估計。除了電量之外，電池的實際輸出功率、電池壽命等等，都需要算法進行估計，這就使得電池管理策略（BMS）極為關鍵，而電池的熱失控管理方法也屬于BMS。
相關研究中，清華大學所開發(fā)的電池狀態(tài)的聯(lián)合估計算法，是在電池狀態(tài)間相互耦合的關系基礎上，同時估計電池的多個狀態(tài)，包括SOC（State of Charge）、SOH（State of Health）、SOP（State of Power）和SOE（State of Energy）等狀態(tài)的高精度聯(lián)合估計。
電池狀態(tài)的精確估計，有助于實時監(jiān)測電池的充放電狀態(tài)，避免過充放造成的熱失控。
此外在另一項研究成果中，研究者通過狀態(tài)估計與電池內(nèi)短路模型的結(jié)合，可以有效識別是否發(fā)生了內(nèi)短路，進而在熱濫用發(fā)生之初，就對系統(tǒng)發(fā)出警告。從今年的眾多過充造成自燃的事故來看，如何防止過充電，還有很多工作要做。
除此之外，如何隔離開發(fā)生熱失控的電芯也是一個難題。當熱失控發(fā)生，如果能夠?qū)l(fā)生問題的電芯或模組隔離開，就能夠有效降低損失，避免自燃。同樣是清華大學的研究者，對電池的熱失控蔓延進行了研究，建立了一整套成熟的熱擴散測試方法作為技術支持，并提出了電池包綜合的熱管理設計方案，包括了上表面連接匯流結(jié)構(gòu)優(yōu)化散熱、下表面流道散熱設計、電芯連接間隔面的隔熱處理、以及電池包側(cè)面布置半導體加熱片的低溫加熱算法設計。這一系列設計保證了整個電池包有較為均勻的熱狀態(tài)，降低了熱失控發(fā)生的風險。
圍繞電池包綜合熱管理進行了全方位的立體設計▲圍繞電池包綜合熱管理進行了全方位的立體設計
當然除了上述研究應用之外，電池包的設計制造自然是避免熱失控的基本要求，相關措施包括改善電池包的框架設計，如降低電池包振動、防火層阻隔、加裝鋼板、防水防塵等等。
熱失控，是一個看起來陌生、但卻與頭條新聞和實際生活息息相關的概念。小到三星手機，大到特斯拉汽車和波音飛機，都可能發(fā)生鋰電池的熱失控。
盡管科學工作者和工程師們，不斷改進了設計、提升了算法，進而有效改善了車用鋰電池組安全性，但是在生活里，我們對電池的使用還是應當更加謹慎。
