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动力锂电池热无法控制的缘故及解决方式

动力锂电池热无法控制的缘故及解决方式

来源:
2021/07/09 13:47
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【摘要】:

  (1)机械滥用

  重要发生在汽车碰撞时,由于外力的影响,单体、电池组变形,各部分自身的相对位移,导致电池膜被撕裂而内部短路;易燃电解液泄漏最终导致火灾。在机械滥用中,穿刺损伤是最严重的,可能会将导体插入电池本体,造成直接的正负短路。相反,碰撞和挤压是概率内部短路。在击穿过程中产生的热量更强烈,导致热逸出的可能性更高。

  (2)滥用电力

  电源的滥用主要是由电池使用不当引起的,包括外部短路、过充、过放。过渡放电的危害最小,但过放电引起的铜枝晶生长会降低电池的安全性,增加热失控的可能性。外部短路是电池外部电压差的两个导体连接的结果。

  过度充电是最有害的滥用电力形式之一。锂枝晶生长在阳极表面,这是由于锂的过度嵌入造成的。第二,锂的过度脱嵌会导致阴极结构坍塌,因为释放热量和氧气(从NCA阴极释放氧气)。

  (3)热虐待

  热滥用是指电池局部过热。这种现象很少独立存在,但往往通过机械滥用和电滥用发展。这种情况最终会直接导致热失控和其他事故。热滥用通常是由于外部环境过度或电池过热引起的温度控制系统不工作,造成短路,导致热失控。从原因上看,热滥用的原因最为复杂。电池包的碰撞和损坏、电池的内部结构和性能,或热管理系统和空调系统的其他故障都可能导致热滥用。

  ④内部短路

  内部短路是由电池的正负极直接接触引起的。当然,接触的程度各不相同,随后的反应也大不相同。较大的内部短路,通常是由机械和热滥用引起的,直接导致热滥用。内部短路的原因也很复杂。例如,如果锂电池过度充电,枝晶积累到一定程度,导致电池膜击穿,导致内部短路,或正负电极碰撞后直接接触或击穿损坏,导致热失控。与外部因素引起的内部短路相比,电池制造过程中自发缺陷引起的内部短路相对较小。固有的内部短路产生较少的热量,不会立即引起热失控。这种内部缺陷发展成不那么严重的内部短路需要时间。

  对于锂电池热失控问题,国内重要的解决方案有两方面:外部保护和内部改进。外部保护重要的是系统的升级和完善,内部改善重要的是电池自身的改善。

  (1)推广冷却方法

  热管理系统负责温度控制,以确保电池始终处于合理的工作温度。热管理系统通常由车辆控制器控制。当电池温度异常时,可及时对空调系统进行冷却或加热,保证电池的安全性和使用寿命。电池散热方式按导热方式和介质分为四种:风冷(风冷)、液冷(水冷)、相变材料(固体)、复合冷却(水冷+固体)。

  (2)内部材料和结构的改进

  内部改进是对电池内部的材料结构进行改造,使电池具有更好的耐热和散热性能。针对目前的研究重点,固体电解质的发展;对正负极性进行重构。使用更安全的膜片材料是从内部提高电池热性能的重要途径之一。

 

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