動力電池安全性技術解析

新能源汽車網(wǎng)訊 在動力電池安全性標準方面，目前模塊、系統(tǒng)對熱失控的防熱誘因測試方面，以及單體、模組和系統(tǒng)的生命周期安全性測試標準缺失，亟待研究與制定?，F(xiàn)行國家安全標準主要針對源自電池外部因素的安全風險，尚無檢測電池內部熱失控的項目。

動力電池熱失控與擴展分析

所謂熱失控(thermalrunaway)是指單體電池放熱連鎖反應引起電池自溫升速率急劇變化，不可逆，引起過熱、起火、爆炸現(xiàn)象。

熱失控擴展(thermalrunawaypropagation)是指電池包，或者電池系統(tǒng)內容的單體電池或者電池模組單元熱失控，并觸發(fā)電池系統(tǒng)中相鄰或其他部位的動力電池的熱失控的現(xiàn)象。

圖1為清華大學得到的某款常見材料的鋰離子動力電池熱失控的機理，可以看到熱失控發(fā)生時，各種材料相繼發(fā)生熱化學反應，放出大量的熱量，形成鏈式反應效應，使得電池體系內部溫度不可逆快速升高。鏈式反應過程中，電解液氣化及副反應產(chǎn)氣造成電池體系內壓力升高，電池噴閥破裂后，可燃氣體被點燃發(fā)生燃燒反應。單體電池的熱失控特性表現(xiàn)為其組成材料反應熱特性的疊加。

圖1鋰離子動力電池單體熱失控鏈式反應機理

(1)熱失控誘因

熱失控主要誘因包括：機械誘因、電誘因和熱誘因，如圖7所示。以上誘因可單獨或者結合引發(fā)熱失控。

機械誘因引發(fā)的熱失控及擴展引起火災的典型案例包括全球銷量領先的美國通用公司的VOLT插電式混合動力轎車在碰撞后發(fā)生著火的研究結果。以及全球最受歡迎的純電動轎車特斯拉ModelS運行過程中由于底盤被路上突出物刺穿，引發(fā)著火。

電誘因引發(fā)的電動汽車著火的案例中典型代表是中國某品牌公交車在充電站由于過充電引發(fā)著火事件(如圖2所示)，以及特斯拉ModelS在冬季低溫充電發(fā)生著火的事故等，如圖3所示。

圖2電動公交車過充引發(fā)著火

圖3低溫充電引發(fā)著火

熱觸發(fā)熱失控引起電動汽車起火的典型例子是一輛豐田普銳斯插電式混合動力轎車在運行中起火，其原因是一個連接部件的松動使得系統(tǒng)產(chǎn)生高溫，從而引發(fā)電池包的熱失控與擴展。

電動汽車高壓系統(tǒng)在水浸泡可觸發(fā)熱失控，從而引起電動汽車著火，典型案例是南京純電動公交車在大雨過后的積水里浸泡后一段時間后著火，如圖4所示。

圖4純電動客車在水中浸泡一段時間后著火

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