电池电芯安全失效模式分析及技术保障措施解析
来源：宝鄂实业
2019-05-26 21:42
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一、电芯安全失效模式分析及技术保障措施
1.电芯内部正负极短路，生产设备保障能力是关键
直接原因：电芯生产过程中有缺陷导致或因为长期振动外力使电芯变形所致。
失效分析：生产过程中电芯内部正负极短路缺陷的剔除，是由生产线有关设备来保证的，如果设备保证不了，会出现批量产品质量问题。这对电池生产厂家而言是基本要求。我国已经对动力电池厂家实施了目录管理，基本可以保证合规的电池厂家不会出现批量产品质量问题。
安全技术措施：将不合格的(电芯内部正负极短路)电芯筛选出来，其目标值是大于99.999%的。
危险度：一旦发生严重内短路，无法阻止控制，外部保险不起作用，肯定会发生冒烟或燃烧。但是在电池生产厂家有充足保障能力下，发生的概率是很低的，即使发生了，整车生产厂家，自动灭火装置一定要发挥保障作用的。
2.电池单体漏液，执行工艺纪律到位是关键
直接原因：外力损伤;碰撞、安装不规范造成密封结构被破坏;焊接缺陷、封合胶量不足造成密封性能不好等。
失效分析：与软包和塑壳电芯相比，金属壳单体更容易发生漏液情况，导致绝缘失效。电池漏液后整个电池包的绝缘失效，单点绝缘失效问题不大，如果有两点或以上绝缘失效会发生外短路。
安全技术措施：严格工艺纪律，提高生产自动化水平。
危险度：非常危险;电池漏液造成车着火事故的概率比电芯内部正负极短路概率要大几个数量级，这种外短路，外部保险要发挥作用的。
措施：选用高质量的霍尔传感器，确保安装质量合格。
3.温度检测失效及措施
现象：电池工作使用温度过高，易发生鼓胀、漏液，爆炸。
原因：温度检测失效。
措施：严格控制电池的工作温度在20-45摄氏度之间，避免电池低温充电析锂造成的短路以及高温热失控。
4.绝缘监测失效及措施
现象：可能发生人员触电。
原因：动力电池发生变形或漏液的情况下都会发生绝缘失效。
措施：对监测的传感器，必须要选用高质量、高可靠的产品。
5.其他失效及措施
(1)SOC估算偏差大，目前的检验标准要求都是5%以内，实际上难度较大。要持续提高精度。
(2)电磁兼容的抗电磁干扰能力不足，导致BMS通讯失效，如何保障到位，还有一定难度。产品同时要通过第三方强制检测。
近日，中科院大连化物所研发了一种新型锌碘液流电池技术。这种能“起死回生”的神奇电池有望用作大规模储能技术，解决目前风能、太阳能等发电不连续、不稳定的难题，实现清洁能源高效利用。
锌碘液流电池作为一种新型的电化学储能技术，采用高比容量、高活性的锌离子作为负极活性物质，具有高能量密度、高安全性的优势。此外，锌碘液流还选用高比容量、高工作电压的碘电对做正极活性电对，进一步提高了电池整体的能量密度，展现广阔的应用前景。然而，与其他锌基电池一样，锌负极的“枝晶问题”是其商业化发展道路上的一大难关。
锌负极在不断充放电过程中，会产生不规则的锌枝晶，这种“树状结构”的枝晶会在循环过程中不断生长，最终刺穿电池的膜，造成电池短路，严重影响电池的循环寿命。
如何抑制锌枝晶呢？科研人员想出了一个办法：通过膜结构和电解液的优化让产生的锌枝晶不能穿过膜；或者将部分已经穿过膜的锌枝晶自动消除。这种新的思路看似反其道而为之，实际上则是顺势而为，为锌基电池负极稳定性提高提供了新途径。在这一思路的指导下，中科院大连化物所储能技术研究部的科学家们研发了上述的长寿命可自恢复的锌碘液流电池技术，通过使用廉价的聚烯烃多孔膜和高稳定性电解液，实现电池的长期循环以及电池短路后的自恢复。
这种新电池优点很多，最奇妙的就是耐用性强，还能自己“复活”。在充电过程中，聚烯烃多孔膜孔径中充满了氧化态的正极电解液，当锌枝晶生长到膜孔内部后，氧化态的电解液可将锌枝晶溶解掉，从而防止锌枝晶造成电池短路，实现电池的长寿命循环。
据介绍，研究团队将单电池进一步放大组装了千瓦级电堆，该电堆依然可以稳定运行，能量效率保持在80％左右，仍然具有短路恢复的特性，有力证明了该体系的可靠性和实用性。
