鉅大LARGE | 點擊量:1748次 | 2019年12月24日
動力電池熱失控是怎樣出現的?如何防范動力電池熱失控現象?
電池充電析鋰與快充控制
近期發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℃發生熱失控。
通過實驗表征發現,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,發現了析鋰的完整過程,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生。為此,我們對影響這種熔斷的各種參數進行了分析。我們對整個內短路發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估計,有內短路之后電位和等效阻抗發生了變化,我們對這兩個參數進行了參數辨識,最后可以找出究竟是哪一個單體出現了問題,通過驗證試驗結果,很明顯的能夠發現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據,最終開發出了實用化的檢測算法。
電池系統的熱蔓延與熱管理
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,這是時有發生的,這種熱失控只能從系統層面解決。
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,進行了并聯電池模組熱蔓延測試,發現并聯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全過程,從測試中發現了噴射流呈現了氣-液-固三相共存的特征,其中氣體噴射速度高達137m/s。