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车上电池燃烧的原因详细介绍

来源:宝鄂实业    2020-04-10 10:20    点击量:
车辆频繁急加速急减速:在大电流充放电时由于内电阻的存在,或者外部电路短路,都将引起正负极迅速发热,这些热量就发生电池燃烧的诱因。为此车辆在使用过程中要避免频繁急加速或急减速,它会导致电池输出或输入大电流。
 
过充电:电池充满之后,在负极端的锂原子会达到饱和状态。继续充电时导致正极材料损失太多锂原子,层状晶格结构的突然各向异性收缩高达5%(即“晶格坍塌”),电池容量永久性降低。负极上镶嵌满锂离子之后,过充电时多余锂离子在表面继续沉积,形成树枝状结晶,即锂枝晶。继续充电,锂枝晶最后会击穿隔膜,发生短路,见图4中黄色部分。GB/T 31485—2015对过充电有明确的要求,即充电至额定电压的1.5倍,或电池充满电后继续充电1 h,要求电池1 h内不爆炸、不起火。
 
过放电:过放电时,过多的锂离子从负极通过电解液和隔膜转移到正极,负极石墨电极的层状结构失去了支撑坍塌,再充电时不能再镶嵌进锂离子,造成电池容量永久性下降。放电时负极表面形成铜结晶,过放电时石墨表面覆盖铜枝晶,它也可以刺穿隔膜。由于各电池的容量有差异,电池组中容量较小的电池在过放电的时候会出现正负极颠倒,触发热失控。
 
锂离子电池内部故障:生产制造过程中电解液分布不均匀、电极上毛刺、材料中金属杂质、隔膜破损或表面粉尘物理因素,都可能会引起电池内部短路,它们大部分可以在初期检验中可以检查出来,但一些隐形的缺陷会在后期车辆使用过程中慢慢表现出来。
 
整车上与电池相连的高压电路中,各种线束和电器元件、插头部件失效,都可能导致电池热失控。车辆使用过程中,插接件的端子因为浸水、松动、老化等原因造成接触不良,或者由于车辆上其它电器的故障,导致电池包外部电路短路,如果熔断机制未发挥作用,大电流急剧放电会诱发电池包的热失控。
 
车主私自进行改装电路,使整车用电负荷增加,改装的电线搭接处容易接触不良也容易诱发电路短路、发热,如果导致高压电路异常,容易引发电池包的热失控。
 
整车上电池燃烧各种诱因的详细分析
 
电动汽车在行驶中可能与其它车辆发生碰撞,如果放置锂离子电池的区域发生变形,电池包壳体可能变破裂,引起包内电池也相互挤压变形,甚至破裂,就会引起热失控。在车辆的行驶中,除车辆撞击外,还有底盘刮擦、电池包固定件松脱等意外情况,引起电池包的跌落、挤压,或者出现裂纹,壳体产生形变,导致单体电池挤压破裂,出现漏液或内部短路,最终诱发热失控。
 
由于我国车辆使用环境很复杂,电动汽车在使用过程中有可能遇到暴雨导致车辆泡水,或者通过深水坑,这种水有弱酸性且有大量杂质,如果进入电气接插件内,它的插接端子间可能短路或发生腐蚀,引起整个电路异常发热,或者燃烧。合肥工业大学研究了对单个电池用海水浸泡,导致热失控的试验[18]。他们采用NaCl盐水作为替代海水,单个电池长时间浸泡后,安全阀会被盐水损坏,盐水进入电池内部出现短路,最后燃烧爆炸。
 
电池包的密封等级一般为IP67,理论上可浸泡半小时以上的时间。日常生活中车辆在道路上涉水,或车辆短时间浸水等情况下,一般不会超过30 min,没有问题。如果车辆长时间浸泡在水中,或者电池包的密封性不合格,水也会通过接缝或者插头进入电池包内部。车辆长时间使用之后,电池包的密封材料就慢慢老化,也容易进水。
 
锂电池在充放电时性能与环境温度关系密切,温度会影响电池内阻,以及电解液中锂离子的迁移速度,温度上升则迁移速度加快,充放电速率增加。如果温度下降则充放电的速度下降,同时电池容量也会下降。
 
低温环境充电:低温时电池容量会降低,大电流充电时材料会加速老化,而且会产生锂枝晶,容易热失控。高温环境用电:锂电池的工作温度范围一般在-20℃至60℃之间。当环境温度超过60℃时,高温叠加电池工作热量,可能诱发热失控。
 
电控液冷保温:相对于风冷却的电池包,电控液冷系统通常与座舱空调系统联合在一起形成复杂的温控系统,冷却液进入电池包内部,并用电控技术控制冷却液的温度和流动。在极端环境温度下,它可以使电池保持在最佳工作温度区间,即10℃~35℃之间,发挥最佳的电池效能,并获得最长的寿命。