当前位置:主页> 动力电池>

科普干货!新能源电动汽车动力电池安不安全?

新能源电动汽车动力电池安不安全

动力电池安全性是新能源电动汽车大规模推广应用过程中,消费者最关注的焦点问题之一。今天,我们就来答疑解惑,带大家深入了解动力电池的安全性问题及其对应的防范措施。

动力电池“三千问”

问:动力电池系统的安全性问题的层次?

答:锂离子动力电池系统由多节电池组成,实际的车载工作条件复杂,其安全性问题表现为 3 个层次。

动力电池系统的安全性问题的层次

电池系统安全性的【演变】。安全性事故发生前,有两种情况。一种是电池系统长期老化带来的可靠性降低,也称之为安全性【演化】;另一种是突发事件造成电池系统损坏并引发电池热失控与起火燃烧,也称之为安全性【突变】。安全性的【演化】与【突变】统称为【演变】。

电池系统安全性事故的【触发】。电池系统长期老化与突发事件造成的电池系统损坏,可能会进一步【演变】为锂离子动力电池的热失控与起火燃烧。锂离子动力电池从正常工作到发生热失控与起火燃烧的转折点称为【触发】。

电池系统安全性事故的【扩展】。单体电池或电池组内部分电池发生热失控【触发】之后,热失控与燃烧短时间内放出大量的热量。这些热量向周围电池与电池系统附件传递,会带来相应的次生危害,如周围电池依次发生热失控与燃烧,或火焰传播点燃车内线束与内饰等。这类热失控与起火向周围传播的现象称为事故的【扩展】。

问:会有什么原因造成动力电池热失控呢?

答:造成锂离子动力电池热失控事故的触发原因很多,根据触发的特征,可以分为机械触发、电触发和热触发。3 类触发形式具有一定的内在联系。一般地,机械触发会引发短路并造成电触发,而电触发产热造成了热触发,热触发造成的热失控是事故触发的核心。其他触发形式的机理分析都离不开对于热触发机理的研究。对于热触发机理的研究,最为理想的研究仪器是绝热量热仪,对于大型动力电池而言,需要采用大型动力电池量热仪(EV-ARC)来进行热失控特性的测试。

会有什么原因造成动力电池热失控呢

机械触发包括挤压、针刺、跌落等,主要特征是电池受力发生形变;电触发包括外短路、内短路、过充电、过放电等,主要特征是触发过程中存在电流流动;热触发包括异常加热、火焰加热等,主要特征是电池持续吸收环境中的热量而温度升高。

问:如何针对性地设计防范热失控扩展?

答:首先,需要防止火焰的发生。可以通过阀体喷射方向的设计,来引导火焰的生成方向;也可以加入灭火剂来进行灭火。当然,动力电池系统通过了安全性测试标准,火焰发生的概率已经得到降低;同时,动力电池系统密封性良好使电池系统内部氧气含量不足,也不利于火焰的生成与发展。其次,要考虑高温气体扩散对电池系统其他部件的影响。部分电池已经具有能够及时排出高温气体的系统。

同时,要适当阻隔电池之间的传热路径,如在单体电池之间设置隔热层。需要注意的是,在热管理中,电池壳体间可能预留有空气空隙以供风冷,并将相邻电池隔开。但是在热失控扩展过程中,热失控电池膨胀,空气空隙将因为电池的膨胀而消失。此时,电池与电池之间的传热仍然是快速导热,用单纯预留空气空隙的方法防范热失控扩展是行不通的。

另外,可以通过在单体热失控触发之后,增强电池系统内部的散热;将故障电池周围的电池进行放电;在电池之间填充相变材料吸收热量等方法来抑制热失控的扩展。

问:电池事故防范与安全性监控

答:动力电池系统安全性设计以防范热失控事故为核心,动力电池系统的安全性设计需要考虑事故的【演变】、【触发】与【扩展】等因素。防范热失控事故的触发,可以通过改善单体电池材料的安全性实现,也可以利用电流断路器、正温度系数电阻(PTC)等安全器件实现 。

除了进行安全性设计以外,动力电池系统在运行过程中需要进行妥善的管理,以防止电池系统遭到滥用,并对于可能的事故触发倾向进行监测与预警——动力电池系统安全性监控。动力电池管理系统(BMS)的一个重要功能即是对于动力电池系统的安全性进行监控。

邓晓光院长有话说!

合众汽车工程研究院副院长 邓晓光

合众汽车工程研究院副院长 邓晓光

动力锂离子电池的安全性始终是电动车发展、为大众所接受的至关重要的问题,是生命线。合众的三电研发团队拥有十万辆电动车的量产经验,对于电池安全问题在实践中积累了大量的经验,并且在电池系统自主设计开发过程中与UL权威机构进行合作,目标就是让用户车辆的电池都经过UL2580国际权威的安全认证。为此,合众从电芯到模组Pack设计,再到BMS电池管理系统在电池安全问题上毫不让步,全生命周期内孜孜以求。

1.加强电芯安全,并结合可靠的电池管理系统来确保电芯正常工作,减少电芯热失控发生。从电芯供应商的控制和管理上,参与到生产制造的关键环节,共同评审及控制来料杂质,制造毛刺等潜在风险。针对车型共同设定老化试验条件,关注老化电池的演变,严控全周期的风险,这也是热失控管理的难点。

2.设计更合理的模块Pack结构和模块排布方式减少热扩散。尤其是在电池高压连接检测和阻燃隔离设计上,合众有自己的主张和要求。

3.合众在整包层面设计热气疏导结构和防爆阀抑制明火,防止电池包爆炸。

上一篇:“百变”模块锂电淮海诀议——铅酸锂电颠覆之战 从中北开启
下一篇:电池革命什么时候到来?电池革命将颠覆新能源市场

相关新闻

精彩推荐

请自觉遵守互联网相关政策法规,作者可以直接删除恶意评论、广告或违禁词语
用户名: 验证码:点击我更换图片