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动力电池安全性技术解析

导读: 在动力电池安全性标准方面,目前模块、系统对热失控的防热诱因测试方面,以及单体、模组和系统的生命周期安全性测试标准缺失,亟待研究与制定。现行国家安全标准主要针对源自电池外部因素的安全风险,尚无检测电池内部热失控的项目。

OFweek新能源汽车网讯 在动力电池安全性标准方面,目前模块、系统对热失控的防热诱因测试方面,以及单体、模组和系统的生命周期安全性测试标准缺失,亟待研究与制定。现行国家安全标准主要针对源自电池外部因素的安全风险,尚无检测电池内部热失控的项目。

动力电池热失控与扩展分析

所谓热失控(thermalrunaway)是指单体电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化,不可逆,引起过热、起火、爆炸现象。

热失控扩展(thermalrunawaypropagation)是指电池包,或者电池系统内容的单体电池或者电池模组单元热失控,并触发电池系统中相邻或其他部位的动力电池的热失控的现象。

图1为清华大学得到的某款常见材料的锂离子动力电池热失控的机理,可以看到热失控发生时,各种材料相继发生热化学反应,放出大量的热量,形成链式反应效应,使得电池体系内部温度不可逆快速升高。链式反应过程中,电解液气化及副反应产气造成电池体系内压力升高,电池喷阀破裂后,可燃气体被点燃发生燃烧反应。单体电池的热失控特性表现为其组成材料反应热特性的叠加。

图1锂离子动力电池单体热失控链式反应机理

(1)热失控诱因

热失控主要诱因包括:机械诱因、电诱因和热诱因,如图7所示。以上诱因可单独或者结合引发热失控。

机械诱因引发的热失控及扩展引起火灾的典型案例包括全球销量领先的美国通用公司的VOLT插电式混合动力轿车在碰撞后发生着火的研究结果。以及全球最受欢迎的纯电动轿车特斯拉ModelS运行过程中由于底盘被路上突出物刺穿,引发着火。

电诱因引发的电动汽车着火的案例中典型代表是中国某品牌公交车在充电站由于过充电引发着火事件(如图2所示),以及特斯拉ModelS在冬季低温充电发生着火的事故等,如图3所示。

图2电动公交车过充引发着火

图3低温充电引发着火

热触发热失控引起电动汽车起火的典型例子是一辆丰田普锐斯插电式混合动力轿车在运行中起火,其原因是一个连接部件的松动使得系统产生高温,从而引发电池包的热失控与扩展。

电动汽车高压系统在水浸泡可触发热失控,从而引起电动汽车着火,典型案例是南京纯电动公交车在大雨过后的积水里浸泡后一段时间后着火,如图4所示。

图4纯电动客车在水中浸泡一段时间后着火

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责任编辑:liujun
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