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【院士揭秘】欧阳明高详解动力电池热失控的前因后果
作者:电池中国 时间:2019-6-26 11:31:00 

动力电池安全问题,自新能源汽车诞生以来,就一直是全社会关注的焦点之一。尤其是今年4月份以来,特斯拉、蔚来、比亚迪和上汽荣威等大牌电动车企产品也相继发生自燃事件,新能源汽车安全再次被推到风口浪尖。

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欧阳明高院士

当前安全事故是新能源汽车发展的致命隐患,而动力电池热失控是新能源汽车安全事故的本质。而电池热失控是什么原因引起的?主要发生在哪些环节呢?据中科院院士欧阳明高介绍,“负极析活性锂、内短路、正极释活性氧”可以解释超过99%的电池热失控事故原因。通过对2018年新能源汽车事故统计分析发现,充电时发生事故占比最多,达到了29%。行驶和静置停放过程中发生的自燃各占14%,而涉水引发安全事故的也达到了10%。另有33%原因不明。

为何“充电”会成为新能源汽车着火的主要“凶手”?欧阳明高表示,通过对充电事故分析,发现主要是不当快速充电引发电池析锂,进而导致电池寿命快速衰减和热稳定性变差。此外,充电功能安全设计水平低、充电过程数据通讯不规范、未执行充电安全相关标准要求等也增加了电动汽车自燃的风险。

不过,充电不当或充电设计不规范引发电动汽车自燃事故只占了29%,仍有71%的其他原因导致纯电动汽车发生自燃,而这些基本也都可以归为内短路造成的。

事实上,内短路可谓是电池热失控的共性环节。机械滥用、电滥用、热滥用都可能导致热失控,而且这些现象几乎贯穿着电池整个生命周期。

欧阳明高表示,通过对动力电池热失控热--电耦合机制的深度研究,发现在热失控诱因、发生和蔓延的三个过程中,电池充电析锂、内短路、单体电池热失控和电池系统热蔓延都有可能导致电池发生安全事故。

基于此判断,欧阳明高建议,应采取“早期预警、本征安全设计和延长逃生时间”的动力电池热失控主动安全防范策略。

具体而言,就是在热失控诱因阶段,做好电池充电析锂与快充控制;电池内短路与电池管理;在热失控发生环节,建立良好的单体电池热失控与热设计;在热失控蔓延环节,做好电池系统热蔓延与热管理,延长逃生时间。

热失控诱因发现了,那么如何消除这些诱因?欧阳明高认为,做好电池析锂测试、仿真与安全快充技术,将能从源头减少电池发生热失控的风险。自引发内短路在电池结构内的微小尺度上产生,被欧阳明高比喻为“威胁电池使用安全性的癌症”。对付它的最好手段就是做到提前预防,因此,电池内短路模拟测试、仿真与在线监测技术就显得尤为重要。在热失控发生环节,做好本征安全设计,即单体电池热失控机理、仿真与抑制技术也同样重要;热蔓延设计是防止电池安全事故的最后一道防线,这就需要做好电池系统热蔓延测试、仿真与抑制技术,保护好电动汽车安全的最后一道防线。据悉,目前欧阳明高团队在这几个环节都已经取得了不错的技术研发成果。

综合看来,热失控主要包括诱因、发生和蔓延三个过程。热失控诱因主要有两种情况:一是过充、快充、低温充电及老化电池导致的析锂;二是各种原因导致的内短路。在热失控诱因阶段做好产品设计、测试、检测,将有效降低电池在全生命周期发生安全风险的系数。从材料体系、系统设计角度进行单体电池热安全设计,最后再借助热失控蔓延的设计和监测,方能筑好电动汽车安全这道墙。

来源:电池中国

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来源:电池中国
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