动力锂离子电池热失控的原因重要有什么？

今年的一起纯电动大巴起火事件原因就在于过充电触发的热失控，具体则是电池管理系统本身对过充电的电路安全功能缺失，导致电池的BMS已经失控却还在充电导致的。

针对这类过充电的原因，解决办法首先是查找充电机的故障，这可以通过充电机的完全冗余来解决；其次是看电池管理合不合理，比如说没有监控每一节电池的电压。

值得注意的是，随着电池的老化，各个电池之间的一致性会越来越差，这时过充就更容易发生。这要进行整个电池组的均衡，来保持电池组一致性。

比如采用先并后串这一最常见电池组组合方法的串联的电池组，在解决单体一致性问题后，最好的情况是拥有与最小容量的单体相同大的容量。有了这个一致性之后，容量回升了，同时也能防止过充。

为了实现一致性，必须有一种方法对各个单体进行容量估计。欧阳明高建议，可以根据充电曲线的相似性来进行全体电池组状态的估计。

也即是说，只要了解了其中一个单体电池的充电曲线，其他的曲线应该跟它是相似的。经过曲线变化，它们可以近似重合，曲线变化的过程中间的这些差异就很容易计算。根据一个单体可以推算出其他的单体。有了这样的方法，就可以进行上文提到的一致性的均衡，当然这种算法的时间过长，要进行简化。

动力锂离子电池包热失控的原因

机械滥用

在外力的用途下，锂离子电池包受到影响而发生变形，自身的不同部位发生相对位移，锂离子电池包电芯受到外力使得内部发生碰撞、挤压和穿刺等也都属于机械滥用。

在机械滥用中，最为凶险的当属穿刺，导体插入电池本体，造成正负极直接短路，相比碰撞、挤压等，只是概率性的发生内短路，穿刺过程热量的生成更加剧烈，引发热失控的概率更高。

电气滥用

锂离子电池包的电气滥用，一般包括外短路，过充，过放几种形式，其中最容易发展成热失控的要属过充电。

外短路，当存在压差的两个导体在电芯外部接通时，外部短路就发生了。从外部短路到热失控，中间的重要环节是温度过高。当外部短路出现的热量无法很好的散去时，电池温度才会上升，高温触发热失控。

过充电，由于其饱含能量，是电气滥用中危害最高的一种。热量和气体的出现是过充电过程中的两个共同特点。发热来自欧姆热和副反应。

过放电的的滥用机制跟其他形式的滥用机制不同，潜在的危险远比人们所认为的要高。因过放电引发的铜离子溶解迁移通过膜并且在阴极侧形成具有较低电位的铜枝晶。随着生长不断升高，铜枝晶可能穿透隔膜，导致严重的热失控问题。

热滥用

局部过热可能是发生在电池组中典型的热滥用情况。热滥用很少独立存在，往往是从机械滥用和电气滥用发展而来，并且是最终直接触发热失控的一环。

热失控的解决方法

关于由机械滥用而引发的热失控，最好的处理方法就是将这个出了问题的锂离子电池包进行替换，废弃掉这个在物理部件上出现了损坏的电池。

当外部短路出现的热量无法很好的散去时，电池温度才会上升，高温触发热失控。因此，切断短路电流或者散去多余热量都是抑制外短路电气滥用出现进一步热失控的方法。

波音787客机曾因电池爆炸起火。在查找事故原因时，发现电极和隔膜上有金属物，出现了内短路。虽然专家无法100%确认热失控是由内短路触发的，但它是最可能的原因，因为找不到其他原因，且内短路没办法浮现。

电池制造杂质、金属颗粒、充放电膨胀的收缩、析锂等都有可能造成内短路。这种内短路是缓慢发生的，时间非常长，而且不了解它什么时候会出现热失控。若进行试验，无法重复验证。目前全世界专家还没有找到能够重复由杂质引起的内短路的过程，都在研究当中。

要解决内短路问题，首先要找到产品品质好的电池厂商，选择电池及电池单体容量；其次对内短路进行安全预测，在没有发生热失控之前，要找到有内短路的单体。

这意味着必须要找到单体的特点参数，可以先从一致性着手。电池是不一致的，内阻也是不一致的，只要找到中间有变异的单体，就可以将其辨别出来。

具体而言，正常的一个电池的等效电路和发生了微短路的等效电路，方程的形式实际上是相同的，只不过正常单体、微短路的单体的参数发生了变化。可以针对这些参数来进行研究，看其在内短路变化中的一些特点。

其中特点之一就是内短路单体的电势差，比较其内阻跟其他单体的差异。欧阳明高提出，研发人员要利用模型来进行单体的辨识。在测出每个单体的电压、电流后，利用这些数据再结合模型，就可以把每个单体的内阻预估出来。再把单体的参数全部预估出来后，根据参数的变化，便可以判断其一致性是否发生了显著性变化。