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什么是电池的热失控

来源:宝鄂实业    2019-09-09 14:27    点击量:
“所谓热失控,是由各种诱因引发的链式反应,发热量可使电池温度升高上千度,造成自燃。”
 
 
一、热失控的链式反应,就好比多米诺骨牌
 
电池电芯内的隔膜分解熔化,进而导致负极与电解液发生反应,随之正极和电解质都会发生分解,从而引发大规模的内短路,造成了电解液燃烧,进而蔓延到其他电芯,造成了严重的热失控,让整个电池组产生自燃。
 
 
原子弹和氢弹的反应原理▲原子弹和氢弹的反应原理
 
上图是氢弹和原子弹的反应原理,这一过程大概可以描述为:氢弹是通过原子弹爆发产生的辐射引燃的——原子弹是通过钚和铀原子核不断受到中子撞击的连锁反应,产生裂变所爆发的——第一颗引发连锁的中子是由炸药点燃压缩核心而引发反应的——炸药是点燃的。
 
这就好比整个电池包的燃烧——是从一个模组蔓延开的——而一个模组的燃烧是其中一颗电芯热失控导致的——电芯的热失控又源于电解液和正负极的燃烧——而电解液和正负极的激烈反应又要追溯到隔膜的反应——而引发热失控最本源的诱因,则有三种。二、热失控的诱因
 
热失控的诱因有三类,分别是机械电气诱因、电化学诱因和热诱因。
 
机械电气诱因,最著名的案例就是文章开头提到的“特斯拉第一烧”,车辆高速行驶中触碰的异物,直接导致了电池内隔膜崩溃,进而造成了电池内短路,短时间内引发了自燃,按驾驶者回忆,20分钟前车辆发出预警,车主逃生后火势迅速扩大将整个车辆烧毁。
 
电化学诱因,电化学诱因包括了过充放电、内短路等电滥用情况。部分自燃案例中,电池浸水也属于电化学诱因,这里案例也比较多。当电池包密封性不满足要求,在泡水后会发生电解水反应,进而产生大量气体,气体在电池包内部会使得电路频繁通断进而产生电弧。电弧会导致电池壳体的熔化并引燃电解液,从而造成热失控酿发自燃事故。2012年飓风桑迪引起的Fisker Karma泡水自燃,以及最近发生的力帆650EV暴雨后自燃,是这类诱因导致的类似案例。
 
电化学诱因中,过充放电也是电化学诱因,并且是危害极为严重的一个诱因。而它也是和电动车车主使用习惯最为相关的一个诱因,极为常见、危险。特斯拉、荣威、众泰等等电动车都曾在充电时发生起火。当电池过充电时,正极过渡金属溶解,负极析锂,电解液氧化分解,从而导致温度加速上升,电池膨胀直至破裂,内阻随之快速增大,进而发生热失控。以2016年特斯拉充电事故为例,当地过低的气温可能使得电池的状态估计与实际状态不吻合,进而发生了过充电的情况,导致自燃。过充电导致的事故案例在近年发生较多,例如今年3月在泰国曼谷的保时捷Panamera PHEV充电起火乃至烧毁住宅;今年7月在深圳的陆地方舟电动物流车充电起火引燃了旁边车辆。
 
热诱因,热失控最直接的诱因就是热诱因。例如在2008年美国公司CEPCI购买了一辆丰田普锐斯,并自行改装加入了电池,由于该公司改装没有符合电芯制造商A123的使用规则,车辆运行中热控芯片未产生作用,导致电池温度过高,进而引发热失控,造成了车辆自燃。