钜大LARGE | 点击量：593次 | 2022年02月25日
什么因素会引发动力锂离子电池热失控
(1)过热触发热失控
导致动力锂离子电池过热的原由来自于电池的选型和热设计的不合理，或者外短路导致电池的温度升高、电缆的接头松动等，应当从电池设计和电池管理两个方面来处理。
从电池材料设计角度，可以开发来戒备热失控的材料，阻断热失控的反应；从电池管理角度，可以预测不同的温度范围，来含义不同的安全等级，从而进行分级报警。
(2)过充电触发热失控
今年的一起纯电动大巴起火事件原由就在于过充电触发的热失控，详尽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。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
针对这类过充电的原由，处理方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处理；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。
值得留意的是，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。这要进行整个电池包的均衡，来保持电池包一致性。
比如采用先并后串这一最常见电池包组合办法的串联的电池包，在处理单体一致性问题后，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，同时也能戒备过充。
为了实现一致性，非得有一种办法对各个单体进行容量估计。欧阳明高提议，可以依据充电曲线的相近性来进行全体电池包状态的估计。
也即是说，只要了解了其中一个单体电池的充电曲线，其他的曲线应当跟它是相近的。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。依据一个单体可以推算出其他的单体。有了这样的办法，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。
(3)内短路触发热失控
波音787客机曾因电池爆炸起火。在查找事故原由时，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，但它是最可能的原由，因为找不到其他原由，且内短路没方法浮现。
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。若进行实验，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。
要处理内短路问题，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。
这意味着非得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，就可以将其分辨出来。
详尽而言，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，依据参数的变化，便可以判断其一致性是不是发生了显著性变化。
(4)机械触发热失控
碰撞是典型的机械触发热失控的一种方式。特斯拉再三发生起火事故就是这个原由。欧阳明高透露，清华大学跟MIT共同合作对特斯拉在美国的碰撞事故进行过分解。倘若在试验室进行碰撞的一个仿真，最接近的是针刺。
处理碰撞触发热失控的方法就是做好电池的安全保护设计。而这要研发人员先了解热失控的发生过程。
一般而言，热失控发生之后，会往下传播。比如第一节热失控之后会有传热，开始传播，然后整组像放鞭炮似的一个一个接下来。针对这种传播，可以建立一个模型，蕴含中间温度升高率、化学能电能的产热、传热对流等。整个热电耦合的模型，可以用量热仪来做一个相关的定量分解。
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