对话新能源｜电动汽车没有电池热管理系统可以吗？
来源：宝鄂实业
2019-03-27 13:23
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作为电动汽车的重要组成部分，电池热管理系统它时刻扮演着电池“保姆”的角色，但如果我们去掉电动汽车中的电池热管理系统会怎样呢?
电池管理系统，简称BMS，是对电池进行管理的系统，通常具有量测电池电压的功能，防止或避免电池过放电、过充电、过温度等异常状况出现。
它的主要作用就是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必须信息，保护电池和电机不受损害，使电池工作在合适的电压和温度范围内，提高电池效率。在电池组出现异常时能及时处理，并且能根据环境温度、电池状态以及车辆需求等决定电池的充放电功率。主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。
那么，电池的热管理系统又有怎样的重要性呢?电池的“热”问题是决定其使用性、安全性、寿命及使用成本的关键因素，我们大多数使用的动力电池都是锂离子电池，它受到低温特性影响，在温度较低的环境下，电池的可用容量就会大幅度缩减，从而导致续航里程减少。而且，在过低温度下对电池进行充电，则肯定引发瞬间的电压过充现象，并造成电池内部发生短路现象，严重时还会引发自燃，这是非常可怕的事情。还有就是，如果出现过充问题，会导致电池内部热量不易散出，更可能出现电池内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加我们的用车成本。
在这种情况下，我们的电池热管理系统就显露出来了，它能及时的给电池进行有效散热，防止产生热失控事故；市面上的电池热管理系统大概分为两种，一种是风冷，一种是水冷，它可以通过物理手段给电池进行降温，若当电池处于低温状态时，它就会给电池加热，就算是面对极端天气时，也不会对电池造成影响。
全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液，有望从根本上解决电池安全性问题，是电动汽车和规模化储能的理想化学电源。
传统的液态锂电池，被科学家们喻为“摇椅式电池”，摇椅两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态）。其中的锂离子如同优秀的运动员在正负两极间来回奔跑，在运动过程中即完成电池的充放电过程。
然而，这种看似有趣的结构却存在隐患。据不完全统计，今年上半年电动汽车发生过10起燃烧事故。某消防单位对此总结，新能源汽车发生燃烧最为常见的场景表现为充电过程中的燃烧，此外，电池在行驶或停驶过程中也会产生燃烧。
安全性更高，可继承液态锂电池“江湖地位”
液态锂电池为何会频发爆炸，有专家分析，原因在于传统锂电池在大电流下工作有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏；电解液为有机液体，在高温下会加剧发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向。
而近年来，学术界、产业界认为采用固态电池在安全性上相对有所保障，视其可以继承液态锂电池的“江湖地位”。
“储能的春天已经到来，储能行业开始萌芽开花，在各类储能技术中，电池储能最受关注，也是发展最快的储能技术方向。全固态锂离子电池是规模化储能理想的化学电源。”中国科学院电工研究所储能技术研究组陈永翀教授表示。
专家认为，全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液，有望从根本上解决电池安全性问题，是电动汽车和规模化储能的理想化学电源。
北京理工大学电动车辆国家工程实验室、中国电工技术学会电动车辆专业委员会委员孙立清曾表示，相较于传统锂电池，固态锂电池的差异在于电解质固态化，理论上存在一定的优势。
由于固态锂电池采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升了锂电池的能量密度。采用固态电解质，可以阻止电池中的一些成分燃烧。
专家介绍，固态锂电池的密度及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，在同样的电量下，固态电池体积将变得更小。而且，由于固态电池中没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。
开发还在路上，一些关键问题有待突破
将固态电解质引入锂电池，是为了突破目前有机电解液存在的种种限制，提升电池的能量密度、功率、温度范围和安全性。与会专家提出，真正实现这些目标，仍需首先解决现有电解质材料本身以及与电极界面存在的问题。
中国科学院上海硅酸盐研究所副研究员靳俊介绍说，近几年他们实验室主要开发采用固态电解质的锂硫电池体系。用固态电解质修饰金属锂后，可以提高电池的循环稳定性。他们还提出一个双电解质体系锂硫电池概念，采用具有锂离子导电特性LAGP体系的固体电解质，在正负极间采用少量液态电解液进行界面润湿，测试结果可以看到，首次放电比容量能够达到理论容量80％以上，尤其在充放电效率方面，基本上接近100％，完全没有液态锂硫电池中存在的穿梭效应问题。为了进一步解决电池的安全问题，他们把这个界面凝胶化，以保证里面没有流动态的电解液，通过聚合物进行修饰，还可以缓冲循环过程中的体积效应。
清华大学材料学院副教授李亮亮团队，正在研制一种氧化物固态电解质及固态锂电池的原型，采用三元正极，固态电解质膜和石墨负荷作负极，电池能量密度以及安全性非常好，上千次循环后容量保持81％。
合肥博澳国兴能源技术有限公司郑明森博士指出，目前研发的叠片式大容量固态聚合物锂离子电池，结构相对简单、节点少，不需要管理系统，在组装电池组时只需串联而非并联。采用一些固态的电解液替代传统的液态电解液，可以解决电池的漏液和碰撞后燃烧问题，提高了电池的安全性。
当然，固态电池开发还在路上，仍存在一些关键问题有待突破。专家表示，固体电池应用于储能领域需考虑到长寿命、安全性等因素。另外，还需解决长期循环过程中的体积效应、稳定性和界面相容性等问题。
