動力電池安全智能系統(tǒng)實例分析及建議

2015年以來，電動汽車被燒事件一而再三地被媒體曝光。如何解決好這個問題，2017年5月6日-7日，由清華大學(xué)主辦的第一屆全國鋰離子電池安全性技術(shù)研討會在北京召開，歐陽明高教授認為，解決好動力電池?zé)崾Э匦枰甯?。這些說明，要解決好電動汽車上動力電池的安全，一是行業(yè)上下都必須要高度重視，二是要研發(fā)出技術(shù)指標較高的系統(tǒng)(總成件)，三有了這樣的系統(tǒng)以后，要積極配置到汽車上來。筆者將自己對動力電池安全智能系統(tǒng)及實例分析及建議，分享給大家，供大家參考。

一、動力電池安全隱患的誘因

動力電池是能源載體，說明其安全隱患誘因是客觀存在的。按照歐陽明高教授的總結(jié)，大致可以分為三大類

1)外部高溫會導(dǎo)致電芯防爆膜破裂，電解液噴出，會發(fā)生燃燒、起火。在外部高溫環(huán)境下， 電解液分解物與正極、負極發(fā)生反應(yīng)，電芯隔膜將融化分解等導(dǎo)致內(nèi)部短路，電能量釋放也多會產(chǎn)生大量的熱量。

圖1 試驗數(shù)據(jù)示意圖

試驗數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)電池單體溫度達到135℃時，隔膜開始融化，電壓下降；150℃電池電壓快速下降,等溫度高達245℃時，隔膜完全崩潰。結(jié)論是，電池單體工作溫度在40℃～50℃之間是比較理想的。結(jié)論是，如果高于或低于這個溫度范圍都是不利于電池正常使用的。

2)動力電池內(nèi)部的雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹與收縮、析鋰等都有產(chǎn)生動力電池內(nèi)部短路的可能。由動力電池內(nèi)部雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過程的機理，目前全世界專家還在研究階段。

結(jié)論是，目前要做到消除動力電池內(nèi)部的雜質(zhì)等誘因，理論上還沒有找到可行的辦法。

3)汽車機械受損如強烈的撞擊、翻車、擠壓也是無法規(guī)避的客觀事實。機械受損會導(dǎo)致電池發(fā)生機械損壞，在很短的時間內(nèi)，會發(fā)生動力電池短路。結(jié)論是，汽車是運動物體，動力電池的機械受損也是一個大概率事件。

二、動力電池發(fā)生安全事故的人為因素

1)由于充電操作不當(dāng)導(dǎo)致外部短路。導(dǎo)致電池放電電流很大，會使電芯發(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。結(jié)論是，進行培養(yǎng)，加強管理是一個十分必要的基礎(chǔ)管理工作。

2)電池過充導(dǎo)致正極的鋰過度放出會使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。而放出的鋰過多也容易無法插入負極中，也容易造成負極表面析鋰，而且，當(dāng)電壓達到4.5V以上時，電解液會分解生產(chǎn)大量的氣體，從而導(dǎo)致電池鼓脹，嚴重的話甚至?xí)盁熎鸹稹＝Y(jié)論是，要通過聲光等措施要能及時告知要告訴操作人員，同時技術(shù)措施立即到位。要能杜絕這個行為的發(fā)生。

3)過放會導(dǎo)致電池正極材料分子結(jié)構(gòu)損壞，從而導(dǎo)致充不進去電。結(jié)論是，要通過聲光等措施要能告知要告訴操作人員，同時技術(shù)措施上，要能杜絕這個行為的發(fā)生。

4)IP防護等級不達標，導(dǎo)致電池內(nèi)部水份含量過高。水份可以和電芯中的電解液反應(yīng)，生產(chǎn)氣體，充電時，可以和生成的鋰反應(yīng)，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時很容易分解生成氣體，當(dāng)這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大，當(dāng)電芯的外殼無法承受時，電芯就會爆炸。

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