如何避免锂电池热失控？
来源：宝鄂实业
2019-09-09 14:28
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热失控的诱因是多元的，为此需要做出多重的预防措施，来避免热失控的发生。这就涉及到了电芯的设计和生产、电池管理BMS算法开发、电池包结构设计等多个方面的研究，全部展开讲过于庞杂，这里简单说一说在热管理软件层面怎么做，这是目前众多研究的重点，也是技术含量较高的一方面研究。
电池的状态和发动机是不一样的，有一些发动机易测量的变量，在电池这里并不容易估计。比如说燃油车剩余油量，很容易就可以通过油箱内的油的多少来读到，但电池的剩余电量（ SOC），则通常要使用算法来进行估计。除了电量之外，电池的实际输出功率、电池寿命等等，都需要算法进行估计，这就使得电池管理策略（BMS）极为关键，而电池的热失控管理方法也属于BMS。
相关研究中，清华大学所开发的电池状态的联合估计算法，是在电池状态间相互耦合的关系基础上，同时估计电池的多个状态，包括SOC（State of Charge）、SOH（State of Health）、SOP（State of Power）和SOE（State of Energy）等状态的高精度联合估计。
电池状态的精确估计，有助于实时监测电池的充放电状态，避免过充放造成的热失控。
此外在另一项研究成果中，研究者通过状态估计与电池内短路模型的结合，可以有效识别是否发生了内短路，进而在热滥用发生之初，就对系统发出警告。从今年的众多过充造成自燃的事故来看，如何防止过充电，还有很多工作要做。
除此之外，如何隔离开发生热失控的电芯也是一个难题。当热失控发生，如果能够将发生问题的电芯或模组隔离开，就能够有效降低损失，避免自燃。同样是清华大学的研究者，对电池的热失控蔓延进行了研究，建立了一整套成熟的热扩散测试方法作为技术支持，并提出了电池包综合的热管理设计方案，包括了上表面连接汇流结构优化散热、下表面流道散热设计、电芯连接间隔面的隔热处理、以及电池包侧面布置半导体加热片的低温加热算法设计。这一系列设计保证了整个电池包有较为均匀的热状态，降低了热失控发生的风险。
围绕电池包综合热管理进行了全方位的立体设计▲围绕电池包综合热管理进行了全方位的立体设计
当然除了上述研究应用之外，电池包的设计制造自然是避免热失控的基本要求，相关措施包括改善电池包的框架设计，如降低电池包振动、防火层阻隔、加装钢板、防水防尘等等。
热失控，是一个看起来陌生、但却与头条新闻和实际生活息息相关的概念。小到三星手机，大到特斯拉汽车和波音飞机，都可能发生锂电池的热失控。
尽管科学工作者和工程师们，不断改进了设计、提升了算法，进而有效改善了车用锂电池组安全性，但是在生活里，我们对电池的使用还是应当更加谨慎。
