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电动车电池起火原因,哪些我们没注意到

来源:宝鄂实业    2019-03-15 12:51    点击量:
锂电池起火是个很极端的事情,但是曝光度很高,给人惊悚的感觉。大到储能电站,小到电动自行车,电池着火的原因可能并非电池本身的原因,或者说不是电池本身,而是电池系统的故障引起的。锂电池起火的主要原因是热失控造成的,今天我们谈灭火,首先需要搞明白热失控的真实原因。

一、锂电池起火的原因

引起锂电池着火的本质是电池内的热量未能按照设计的意图进行释放,引起内外燃烧物的燃点后起火,引起的原因主要有外部短路、外部高温和内部短路。

1、内部短路:由于电池的滥用,如过充过放导致的支晶、电池生产过程中的杂质灰尘等,将恶化生成刺穿隔膜,产生微短路,电能量的释放导致温升,温升带来的材料化学反应又扩大了短路路径,形成了更大的短路电流,这种互相累积的互相增强的破坏,导致热失控。

2、外部短路:以电动汽车为例。实际车辆运行中发生危险的概率很低,一是整车系统装配有熔断丝和电池管理系统BMS,二是电池能承受短时间的大电流冲击。极限情况下,短路点越过整车熔断器,同时BMS失效,较长时间的外部短路一般会导致电路中的连接薄弱点烧毁,很少导致电池发生热失控事件。现在,比较多的PACK企业采用了回路中加熔断丝的做法,更能有效的避免外短路引发的危害。

3、外部高温:由于锂电池结构的特性,高温下SEI膜、电解液、EC等会发生分解反应,电解液的分解物还会与正极、负极发生反应,电芯隔膜将融化分解,多种反应导致大量热量产生。隔膜融化导致内部短路,电能量的释放又增大了热量的生产。这种累计的互相增强的破坏作用,其后果是导致电芯防爆膜破裂,电解液喷出,发生燃烧起火。

针对锂离子电池热失控的情况,目前国内主流的解决方法主要从外部保护和内部改进两个方面进行改进。外部保护主要是指系统方面的升级改进,内部改进是指针对电池本身进行提高。

(1)冷却方式的提升

热管理系统主要负责控制温度,确保电池一直处在一个合理的运行温度下。通常,热管理系统由整车控制器控制,在电池包温度异常时,通过空调系统进行及时散热或者加热,保证电池安全以及寿命。电池的散热方式根据导热方式和介质的不同而分为四项:空气冷却(风冷)、液体冷却(水冷)、相变材料(固体)、和结合冷却(风冷/水冷 + 固体冷却)几种。
 

(2)内部材料及结构的改进

内部改进即从电芯内部的材料结构上进行改造,从而使电池具备更好的耐热、散热性能。以目前的研究热点来说,发展固态电解液;对正负极进行结构改造;以及引入安全性更高的隔膜材料都是从内部提升电池热性能的主流方法之一。