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锂离子动力电池的安全问题研讨

        发布时间:2018-09-18 14:34        编辑:威尼斯网站

 

自今年夏日以来,外洋电动汽车息怒事故频发,仅8、9月两月发生的电动汽车动怒事情数量就已超过2017年全年电动汽车动怒事变总和,在外洋电动汽车迅速增长的大情况下,电动汽车平安事情发生的背地袒露的是当前电池企业和主机厂都在寻求更高的能量密度以失去更多的津贴,却无视了动力电池最根本的平安属性的题目,而近期频仍的事务呈现,理当为外洋谋求高速进行的电动汽车行业敲响警钟。

 

1-8月外洋事变的干细碎计

 

据公开资料表示,2018年上半年(1-6月)新能源电池车海外共发生8次动怒事项,与2017年基本持平,个中5月之后的事情占7起,阐明新动力汽车动怒主要集中在夏日。从成型及品牌来看,特斯拉、江铃等国表里纯电动汽车均上榜。然而,据最新资料显现,进入8月和9月以来,公然动怒事件也曾多达12起,这一数字远高于2016、2017年一全年的公开起火数量。由于电动汽车起火的原因主要是电池过热,热量无法实时散出而酿成的电池低温起火,是以在高温、暴雨等天气多次地的夏季多发也在情理之中。

 

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以上半年的事宜数据为根柢,从动怒起因来看,因充电招致的起火变乱共5起,占比50%之多,成为息怒事情的第一诱因;其次是碰撞动怒和行驶中自燃各两起,各占20%。从车辆状态来看,静置和充电为一类,电池在静置和运用中都有可能发生动怒事件。

 

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锂离子电池息怒的缘故原由解析

 

作为纯电动汽车的能量泉源,锂离子电池动怒的主要起因主要是电池过热而造成的热失控,这类过热在电池充放电过程当中最简单发生。因为锂离子电池自身具有定然的内阻,在输入电能为纯电动提供动力的同时会发生一定的热量,使得自身温度变高,当自身温度赶过其正常任务温度规模间时将会损害整个电池的寿命和安全。纯电动汽车中,动力电池琐屑是由多个动力电池单体电芯造成,在任务进程中产生少许的热汇集在广漠的电池箱体内,如果热量不能够及时地快捷散出,高温会影响动力电池寿命以至涌现热失控,从而引带动火爆炸等事件。从原理上说热失控的启事主要有下列四个方面:

 

(1) 机器滥用

 

主要发生在汽车碰撞时,由于外力的浸染,锂电池单体、电池组发生变形,自身不同部位发生相对位移,导致电池隔阂被扯破并发生外部短路; 易燃电解质泄漏终极激发息怒。在机器滥用中,穿刺危险最为很有问题,它可能会导体插入电池本体,造成正负极直接短路。相比之下,碰撞、挤压等,只是概肆意的发生内短路,穿刺过程热量的生成更加猛烈,激发烧失控的几率更高。

 

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(2)电滥用

 

电滥用首要是对电池的应用不当酿成的,有外部短路、适度充电与过度放电几品种型。其中,过渡放电导致的危害最小,可是因为过放酿成的铜枝晶的增长会高涨电池的平安性从而增进热失控的几率。外部短路是在两个具备压差的导体在电芯外部接通导致的毕竟,当外部短路发生时,电池发作的热量无法很好的散去时,电池温度也会随之回升,低温触发热失控。

 

太过充电是电滥用中危害最高的一种。因为适量的锂嵌入,锂枝晶在阳极外貌成长。其次,锂的太甚脱嵌招致阴极布局因发热与氧禁锢而溃逃(NCA阴极的氧扣留)。氧气的囚系加快了电解质的潮解,产生少许气体。因为内部压力的增加,排气阀翻开,电池劈头排气。电芯中的活性精力与氛围征战以后,发生激烈反应,放出少许的热,从而激起电池包的熄灭动怒。

 

(3)热滥用

 

热滥用首要指在电池中的局部过热,很少自力具备,经常是通过机器滥用和电气滥用发展而来,何况是终极直征战发热失控等事项的一种情况。热滥用一样平常多为外部环境高兴许在温度控制琐屑不起感导下招致的电池热量太高从而酿成的短路,从而激起热失控。从缘由上说,热滥用的启事是最为芜杂的,电池包的碰撞、松懈,电池内部的构造、屈服或是别的热意图琐屑、空调细碎的失灵均可能招致热滥用的发生。

 

(4)内部短路

 

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外部短路是由电池的正负极直接干戈,只管打仗的水准差别,激发的后续反应也差别很大,通常由机器与热量滥用引起的大规模外部短路将直接招致热滥用。诱发外部短路启事同样繁杂,比方锂离子电池过火充电,枝晶蕴蓄到不一定水准导致刺穿电池隔膜,从而发生外部短路 或是碰撞、穿刺杀害之后直接招致正负极兵戈而招致热失控。与外部要素产生的内部短路相比,源于电池制作进程中自觉的弊端而引起的外部短路,程度比拟细微,先天内部短路发作的热量很少,其实不会立刻触发烧失控。而且这类外延瑕玷会经过一段工夫才会演化为程度较轻的内短路。

 

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针对锂离子电池热失控的情况,目前国外干流的解决法子首要从外部回护和内部改良两个方面进行改进。外部眷注主要是指琐细方面的晋级改良,外部改善是指针对电池自身进行前进。

 

(1)冷却方式的汲引

 

热整治琐细首要经受控制温度,确保电池不绝处在一个合理的运行温度下。通常,热计划琐细由整车管制器牵制,在电池包温度异常时,通过空调琐细进行及时散热可以加热,保证电池安然以及寿命。电池的散热方式依据导热方式与介质的差别而分为四项:气氛冷却(风冷)、液体冷却(水冷)、相变原料(固体)、与结合冷却(风冷/水冷 + 固体冷却)几种。

 

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(2)外部质料及组织的改善

 

外部改进即从电芯内部的材料机关出息行改造,从而使电池具备更好的耐热、散热机能。以目前的研究热门来说,进行固态电解液;对正负极进行结构改造;以及引入安然性更高的隔膜资料凡是从内部提职电池热听从的主流办法之一。

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