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1 # 木子閆
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2 # 傅明竹1
電池組內部“環電流”是熱失控的主要原因。
電池的熱量主要是電流產生,電能轉化成熱能。電池組禁止狀態也會突然爆炸自然。電池存放禁止狀態沒有充電也沒有放電,唯一的電流就是內部環電流。
而且電池出故障總是表現為內短路漏電。
因此多節電池並聯最容易產生內部“環電流”
“多節電池並聯”是內部“環電流”的主要原因,也就是電池組“熱失控”的主要原因。
從目前的市場資料來看電動汽車發展的還是非常的不錯的。畢竟現在的小夥伴們都很喜愛汽車帶給我們的便利,那麼各位小夥伴們大家對於電動車有過一定的瞭解嗎?畢竟現在馬路上的電動汽車越來越多了,我們對於電動汽車的知識也不能少,那麼今天就為大家介紹一下電動汽車著火原因分析這個問題吧。
一、電動汽車著火原因分析:鋰離子電池起火的原因分析
由於鋰離子電池自身具有一定的內阻,在輸出電能的同時會產生一定熱量,自身溫度變高,當溫度超出其正常工作溫度範圍間時,將會損害整個電池的壽命和安全。
純電動汽車中,動力電池系統是由多個動力電池單體電芯構成,在工作過程中產生大量的熱量,聚集在狹小的電池箱體內。如果熱量不能夠及時地快速散出,高溫會影響動力電池壽命甚至出現熱失控,從而引發起火爆炸等事故。
二、從原理上來說,熱失控的原因主要有以下四個方面:
(1)機械濫用
主要發生在汽車碰撞時,由於外力的作用,鋰電池單體、電池組發生變形,自身不同部位發生相對位移,導致電池隔膜被撕裂併發生內部短路;易燃電解質洩漏最終引發起火。
在機械濫用中,穿刺傷害最為嚴重,它可能會導體插入電池本體,造成正負極直接短路。相比之下,碰撞、擠壓等,只是機率性的發生內短路;穿刺過程熱量的生成更加劇烈,引發熱失控的機率更高。
(2)電濫用
電濫用主要是對電池的使用不當造成的,有外部短路、過度充電和過度放電幾種型別。其中,過渡放電導致的危害最小,但是由於過放造成的銅枝晶的增長會降低電池的安全性從而增加熱失控的機率。
外部短路是在兩個存在壓差的導體在電芯外部接通導致的結果,當外部短路發生時,電池產生的熱量無法很好的散去時,電池溫度也會隨之上升,高溫觸發熱失控。
過度充電是電濫用中危害最高的一種。由於過量的鋰嵌入,鋰枝晶在陽極表面生長。其次,鋰的過度脫嵌導致陰極結構因發熱和氧釋放而崩潰(NCA陰極的氧釋放)。
氧氣的釋放加速了電解質的分解,產生大量氣體。由於內部壓力的增加,排氣閥開啟,電池開始排氣。電芯中的活性物質與空氣接觸後,發生劇烈反應,放出大量的熱,從而引發電池包燃燒起火。
(3)熱濫用
熱濫用主要指在電池中的區域性過熱,很少獨立存在,往往是透過機械濫用和電氣濫用發展而來,並且是最終直接觸發熱失控等事故的一種情況。
熱濫用一般多為外部環境高或者在溫度控制系統不起作用下導致的電池熱量過高從而造成的短路,從而引發熱失控。
從原因上說,熱濫用的原因是最為複雜的,電池包的碰撞、損壞,電池內部的結構、效能或是其他熱管理系統、空調系統的失靈都可能導致熱濫用的發生。
(4)內部短路
內部短路是由電池的正負極直接接觸,當然接觸的程度不同,引發的後續反應也差別很大,通常由機械和熱量濫用引起的大規模內部短路將直接導致熱濫用。
引發內部短路原因同樣複雜,比如鋰離子電池過度充電,枝晶積累到一定程度導致刺穿電池隔膜,從而發生內部短路或是碰撞、穿刺傷害之後直接導致正負極接觸而導致熱失控。
與外部因素產生的內部短路相比,源於電池製造過程中自發的缺陷而引起的內部短路,程度比較輕微,先天內部短路產生的熱量很少,並不會立即觸發熱失控。而且這種內在缺陷會經過一段時間才會演化為程度較輕的內短路。
三、解決動力電池熱失控的主要方法:
針對鋰離子電池熱失控的情況,目前國內主流的解決方法主要從外部保護和內部改進兩個方面進行改進。外部保護主要是指系統方面的升級改進,內部改進是指標對電池本身進行提高。
(1)冷卻方式的提升
熱管理系統主要負責控制溫度,確保電池一直處在一個合理的執行溫度下。通常,熱管理系統由整車控制器控制,在電池包溫度異常時,透過空調系統進行及時散熱或者加熱,保證電池安全以及壽命。
電池的散熱方式根據導熱方式和介質的不同而分為四項:空氣冷卻(風冷)、液體冷卻(水冷)、相變材料(固體)、和結合冷卻(風冷/水冷 + 固體冷卻)幾種。
(2)內部材料及結構的改進
內部改進即從電芯內部的材料結構上進行改造,從而使電池具備更好的耐熱、散熱效能。以目前的研究熱點來說,發展固態電解液;對正負極進行結構改造;以及引入安全性更高的隔膜材料都是從內部提升電池熱效能的主流方法之一。
擴充套件:
電動汽車(BEV)是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。由於對環境影響相對傳統汽車較小,其前景被廣泛看好,但當前技術尚不成熟。
工作原理:蓄電池——電流——電力調節器——電動機——動力傳動系統——驅動汽車行駛。