智汇工业-智慧工业、智能制造及工业智能、工业互联门户网站,专业的工业“互联网+”传媒

【干貨】車用鋰動力電池系統的安全性剖析

來源:網絡

點擊:1460

A+ A-

所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: 鋰,動力電池,新能源汽車

    中國“十二五”規劃大力支持以電動汽車為主的新能源汽車新興產業。然而以熱失控為特征的鋰離子電池系統的安全性事故時有發生,困擾著電動汽車的發展。動力電池安全性事故的常見形式及成因是什么?又該采取怎樣的防范措施?

    1.動力電池安全性問題

    鋰離子動力電池事故主要表現為因熱失控帶來的起火燃燒。如表1和圖1所示。

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    圖1 近年來部分鋰離子動力電池事故

    鋰離子動力電池系統安全性問題表現為3個層次(圖2)。

    1)電池系統安全性的“演變”。即電池系統長期老化——“演化”(事故1、2、3、5、7)和突發事件造成電池系統損壞——“突變”(事故4、6)。

    2)“觸發”——鋰離子動力電池從正常工作到發生熱失控與起火燃燒的轉折點。

    3)“擴展”——熱失控帶來的向周圍傳播的次生危害。

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    圖2 動力電池系統安全性問題的層次

    2.動力電池安全性演變

    2.1 “演化”與“突變”

    電池系統長期老化帶來的可靠性降低,演化耗時長,可以通過檢測電池系統的老化程度來評估電池系統安全性的變化;相比而言安全性突變難以預測,但是可以通過既有事故的形式來改進電池系統的設計。

    2.2 安全性演化機理

    電池系統任何部件的老化都可能帶來安全事故的觸發,如事故1、7。除此之外,電池本身的安全性演化主要表現為內短路的發展。電池內部的金屬枝晶生長是造成內短路的主要原因之一。值得一提的是,老化電池的能量密度降低,熱失控造成的危害可能會降低;另一方面老化電池更容易發生熱失控。

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    圖3 鋰離子電池內部金屬枝晶的生長與隔膜的刺穿

    3 電池安全事故觸發

    3.1 熱失控機理

    經過演變過程,電池事故將會進入“觸發”階段。一般在這之后,電池內部的能量將會在瞬間集中釋放造成熱失控,引發冒煙、起火與爆炸等現象。當然電池安全事故中,也可能不發生熱失控,熱失控后的電池不一定會同時發生冒煙、起火與爆炸,也可能都不發生,這取決于電池材料發生熱失控的機理。

    圖4、圖5與表2展示了某款具有三元正極/PE基質的陶瓷隔膜/石墨負極的25 A·h鋰離子動力電池的熱失控機理。熱失控過程分為了7個階段。

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    圖4 某款三元鋰離子動力電池熱失控實驗數據(實驗儀器為大型加速絕熱量熱儀,EV-ARC)

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    圖5 某款三元鋰離子動力電池熱失控不同階段的機理

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    表2 某款鋰離子動力電池熱失控的分階段特征與機理

    對于冒煙的情況,在階段V,如果電池內部溫度低于正極集流體鋁箔的熔化溫度660℃,電池正極涂層就不會隨著反應產生的氣體噴出,此時觀察到的會是白煙;反之則是黑煙。

    對于起火的情況,引燃的主要原因是噴出的氣體溫度高于其閃點,電解液氣體與氧氣劇烈反應。

    對于爆炸的情況,必備的條件是電池內部具有高壓氣體積聚,安全閥則是及時釋放高壓積聚氣體的關鍵。

    3.2 事故觸發的分類

    根據觸發的特征,可以分為機械觸發、電觸發和熱觸發3類。

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    圖6 事故觸發的分類

    4 熱失控在電池系統內的擴展

    4.1 熱失控擴展的危害

    熱失控觸發后,局部單體熱失控后釋放的熱量向周圍傳播,將可能加熱周圍電池并造成周圍電池的熱失控,從而發生鏈式反應造成極大的危害。

    4.2 熱失控擴展的機理

    熱失控擴展過程中的熱量傳遞有3條可能的主要路徑:1)相鄰電池殼體之間的導熱;2)通過電池極柱的導熱;3)單體電池起火對周圍電池的炙烤。

    車用鋰離子動力電池系統的安全性剖析

    圖7 熱失控擴展的幾條可能路徑

    4.3 防范熱失控擴展與電池系統設計的矛盾

    措施:

    1)防止火焰的發生。設計閥體的噴射方向引導火焰的生成方向;加入滅火劑;保證密封性。

    2)考慮高溫氣體擴散對電池系統其他部件的影響,及時排出高溫氣體。

    3)適當阻隔電池之間的傳熱路徑,如在單體電池之間設置隔熱層。

    4)增強電池系統內部的散熱;將故障電池周圍的電池進行放電;在電池之間填充相變材料吸收熱量等方法來抑制熱失控的擴展。

    矛盾:

    防范熱失控擴展的設計與電池系統的其他功能設計存在一定的矛盾,如加劇內部溫度不均、降低比能量、增加成本等。協調此矛盾是電池系統安全性設計的重要議題之一。

    5 電池事故防范與安全性監控

    除熱失控擴展的防范之外,動力電池系統需要全方位的事故防范措施與安全性監控措施。

    1)鋰離子動力電池在大規模生產銷售之前,必須要通過相關的安全性測試標準的認證。

    2)以防范熱失控事故為核心,動力電池系統的安全性設計需要考慮事故的“演變”、“觸發”與“擴展”等因素。還要對于各個部件的失效模式有清楚的認識。

    3)動力電池系統在運行過程中需要進行妥善的管理,并對于可能的事故觸發傾向進行監測與預警。

    6 結論

    動力電池系統安全性問題主要分為3個層次,即“演變”、“觸發”與“擴展”。從這三個層次出發,深入研究各個層次的機理及其演變過程,提出有效的事故防范措施和安全性監控措施,是下一步研究的工作重點。

    (審核編輯: 林靜)

    聲明:除特別說明之外,新聞內容及圖片均來自網絡及各大主流媒體。版權歸原作者所有。如認為內容侵權,請聯系我們刪除。

    主站蜘蛛池模板: 盐城市城镇化建设投资集团有限公司[盐城国资企业、盐城国资集团、盐城文化旅游、盐城基础设施、盐城土地开发、盐城粮食收储] | 陕西散花照明-西安太阳能路灯,陕西太阳能路灯,西安太阳能路灯厂家,陕西太阳能路灯厂家 | 热泵烘干机_食品烘干机_水果烘干机_蔬菜烘干机_河南蓝天机械制造有限公司 | 手动叉车|电动搬运车|电动升降平台-牛力机械制造有限公司官网 | 微型电磁阀_隔膜泵_活塞泵_微型水泵_微型真空泵_微型气泵【东莞市宗旨电子科技有限公司】 | 山东国新起重机械有限公司,国新起重,起重设备,起重机械,山东起重机厂家,行车,龙门吊 | 全自动圆木多片锯_立式圆木多片锯价格_大型圆木多片锯厂家-邢台友创机械制造有限公司 | 硫酸、硫酸铵、氯磺酸、氯化亚砜、硫酸钾、对位酯生产销售 - 河北和合化工有限公司 | 智能电磁流量计-超声波流量计-涡街流量计-液体涡轮流量计-大连计测机器有限公司 | 珍珠岩_膨胀珍珠岩_玻化微珠-信阳市高新区中凯非金属材料厂 | 乐贝贝童装批发网-外贸童装批发厂家直销|网上品牌童装批发市场|儿童服装批发首选 | 平邑衡器厂--临沂衡器--电子汽车衡 -- 十佳知名品牌企业 | 烟气在线监测系统_VOCs在线监测_分析仪「杭州世驰科技」 | 射频导纳物位开关|雷达液位计|安全光栅光幕传感器|音叉料位开关|两级跑偏开关|双向拉绳开关|纵向撕裂保护装置-山东卓信机械有限公司 | 文化艺术网-专注文化,服务艺术 温州网络公司_网站建设_网络营销策划_阿里淘宝店铺服务-温州聚欣网络科技有限公司 | 室内去除甲醛检测治理十大品牌_去除甲醛公司加盟-优吸环保科技有限公司集团总部官网 | 郑州月嫂|月嫂培训|月嫂服务|郑州布卢家政服务有限公司 | 智能门锁管理-公寓管理软件-智能水电表管理系统-深圳安安智能 | 宁夏密集型母线槽厂家-封闭式母线槽-电力工程安装-天地经纬电力 宁波允泰仪器有限公司-硬度计、拉力试验机、盐雾试验箱、影像测量仪、气动量仪 | 制冷加热循环机,密闭高低温一体机,优质密闭低温冷冻机-无锡冠亚恒温制冷技术有限公司 | 重大事件回顾:三亚哪里可以打炮?2025年最全实战攻略带你玩转真枪射击 | 制砂机-合金-耐磨锤头-耐磨衬板-铸造件厂家-巩义市豫园宏宇铸造有限公司 | 苏州ERP定制|苏州CRM|苏州OA|苏州BPM|进销存管理系统-苏州中尚信息科技有限公司 | 图观 - 数字孪生 应用开发引擎 | 三维可视化 | 铸铁平台,三维柔性焊接平台,划线平台,大理石平台,检验平板,花岗石平台_泊头市恒量机械设备有限公司 | 衢州装饰公司_衢州装修公司_衢州创美装饰工程有限公司 - Powered by www.qzcmzs.com | 呼吸家官网|肺功能检测仪生产厂家|国产肺功能仪知名品牌|肺功能检测仪|肺功能测试仪|婴幼儿肺功能仪|弥散残气肺功能仪|肺功能测试系统|广州红象医疗科技有限公司|便携式肺功能仪|大肺功能仪|呼吸康复一体机|儿童肺功能仪|肺活量计|医用简易肺功能仪|呼吸康复系统|肺功能仪|弥散肺功能仪(大肺)|便携式肺功能检测仪|肺康复|呼吸肌力测定肺功能仪|肺功能测定仪|呼吸神经肌肉刺激仪|便携式肺功能 | 智能照明模块,智能动力控制器,巨川电气-智能电气领航 | 曲阜市好博医疗器械有限公司_手术无影灯厂家,电动手术台出售,妇科手术台价格 | 混凝土修补-清水混凝土保护剂-仿清水混凝土-混凝土装修-混凝土色差处理-混凝土色差修复剂-德州唐荣建筑装饰工程有限公司 | 四川超声波清洗机厂家-旋转喷淋清洗机设备-成都鑫荣诚超声波科技有限公司 | 上海互动多媒体公司_上海触摸屏软件开发_上海互动投影开发_上海VR虚拟现实制作_上海全息投影制作_上海互动轨道屏制作—盟邑数字 上海浩斌信息科技有限公司RFID读写器,IC卡读卡器,手持机,数据采集终端,电力仓库管理软件开发,固定资产软件,纱管标签,试剂管理,RFID试剂柜,档案管理,档案柜,智能货架 | 真空机器人维修_晶圆机械手保养_半导体机械臂维修_面板机器人保养_AMHS改造-广州市广科智能技术有限公司 | 树枝粉碎机,锯末机,木材粉碎机的专业生产厂家利鑫机械,问价格找利鑫 | 型煤锅炉进煤机|型煤链条炉排 |重型板链除渣机 |丹东刮板输送机|丹东脱硫除尘器-铧洋机械 | 青岛大倾角输送带厂家_橡胶挡边输送带_波纹状挡边输送带_大倾角输送带型号-青岛朗森橡胶有限公司 | 聚焦吉林-城市晚报官方网站 | 盐城市城镇化建设投资集团有限公司[盐城国资企业、盐城国资集团、盐城文化旅游、盐城基础设施、盐城土地开发、盐城粮食收储] | 纸袋胶-糊盒胶-礼盒胶-裱纸胶-水性喷胶-东莞市美好化工有限公司 纸袋机|多层纸袋机|高速纸袋机|无锡市天天友情机械有限公司 | 气动球阀-气动蝶阀-电动蝶阀「厂家」-恒信流体控制有限公司 | 数控钢筋弯箍机_数控钢筋弯曲中心_数控钢筋笼滚焊机厂家_山东佳信 |