锂离子动力电池安全性问题解决方案
来源：宝鄂实业
2020-03-20 14:48
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锂离子动力电池安全解决方案
动力电池安全是新能源汽车大规模应用中最重要的问题之一。介绍了锂离子动力电池作为汽车电源系统的安全性和解决方案。动力电池系统的安全问题主要分为“进化”、“触发”和“延伸”三个层次。“进化”是指在安全事故发生之前，动力电池发生故障的漫长进化过程。触发器是进化过程中的一个转折点，也可能是一个突然的事件，它会破坏动力电池系统，导致安全问题。动力电池安全“触发”问题的核心是锂离子动力电池的热失控。在热失控“触发”攻击后，应避免热失控“膨胀”攻击。
从最近的锂电池安全故事开始，我们介绍了“进化”、“触发”和“扩展”的概念。之后，容纳这三个层次，一个接一个地开放澄清。
1. 锂电池安全审查
表1是近年来锂离子动力电池事故的不完全统计。图1说明了表1中的一些事件。
由此可见，锂离子动力电池的主要性能是由火灾引起的热量失控。火灾焚烧是一个令人担忧的安全问题，但事实上，目前事故造成的损害有限，除了焚烧电池组，对车体的损害，对周围车辆的点火，袭击造成的人员伤亡相对较少。在大多数情况下，人们可以及时得到危险警告并安全撤离事故现场。事故4 (byd taxi crash and fire)的伤亡主要是高速碰撞造成的，导致车内乘客晕倒，无法逃生。事故5(波音787电池起火)的受伤原因是飞机紧急降落后在疏散过程中摔倒。
锂离子动力电池系统由多节电池组成，实际车载工作条件混乱。安全问题表现在三个层次上(图2)。
1)电池系统安全的“进化”。在安全事件之前，有两种情况。一是电池系统老化时间过长导致可靠性下降，也称安全“进化”，如表1中事件1、2、3、5、7;另一种是电池系统的突然损坏，导致热控制的丢失和电池的燃烧，也称为安全“灾难”，如表1中的事故4和6。安全的“进化”和“变异”统称为“进化”。
2)“触发”电池系统安全问题。电池系统的长期老化和突发事件造成的电池系统损坏可能进一步“演变”为锂离子动力电池的热失控和火灾焚烧。锂离子电池正常工作与热、火失控之间的转折点被称为“触发点”。
3)电池系统安全的“扩展”。当一个电池或电池组中的一些电池被热损失“触发”后，热损失和焚烧在短时间内释放出大量的热量。这些热量传递到周围的电池和电池系统的配件，会带来相应的二次损伤，如周围的电池连续热损耗和燃烧，或火焰传递点燃了汽车线束和内部。这种失控的热和火蔓延到周围的现象被称为事件的“延伸”。
2. 锂电池安全“进化”
安全事件发生前有两种情况。一是电池系统老化导致的可靠性下降，也称安全“进化”，如表1事件1、2、3、5、7;另一种是电池系统在紧急情况下被损坏，导致电池热损失和火灾焚烧，也称为安全“突变”，如表1中的事故4和事故6(特斯拉高速碰撞火灾事故)。在时间尺度上，安全演化需要较长的时间，而安全突变则需要较短的时间。例如，事故1(当普锐斯的电池冒烟并着火时)是由于安全进化引起的。事故5(波音787电池起火事件)是安全演变的结果。从设计缺陷到内部短路触发，电池需要经历较长的内部短路“生长孕育期”和较长的不合理使用时间;然而，由于突然的安全变化，动力电池受到突然的机械变形的冲击，电池不仅受到挤压和方位角运动的攻击，从而形成短路和热失控。
