鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:225次 | 2023年12月29日
動(dòng)力鋰電池起火的原因有什么?
作為純電動(dòng)汽車的能量來源,鋰離子電池起火的重要原因重要是電池過熱而造成的熱失控,這種過熱在電池充放電過程中最容易發(fā)生。由于鋰離子電池自身具有一定的內(nèi)阻,在輸出電能為純電動(dòng)供應(yīng)動(dòng)力的同時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的熱量,使得自身溫度變高,當(dāng)自身溫度超出其正常工作溫度范圍間時(shí)將會(huì)損害整個(gè)電池的壽命和安全。純電動(dòng)汽車中,動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)是由多個(gè)動(dòng)力鋰電池單體電芯構(gòu)成,在工作過程中出現(xiàn)大量的熱聚集在狹小的電池箱體內(nèi),假如熱量不能夠及時(shí)地快速散出,高溫會(huì)影響動(dòng)力鋰電池壽命甚至出現(xiàn)熱失控,從而引發(fā)起火爆炸等事故。從原理上說熱失控的原因重要有以下四個(gè)方面:
引起熱失控的原因:
第一類是電池外部因素。假如電池所處的環(huán)境溫度過高,電池散熱不好,或者內(nèi)部卷得不好,導(dǎo)致電池散熱不通暢。此外,還有一種情況要公司特別注意,就是電池脊柱有時(shí)候能把熱引進(jìn)去,電池的金屬脊柱有銅的,有鋁的,導(dǎo)熱性都比較好,電路中有某些高熱源的元器件,一定要離電池脊柱遠(yuǎn)一些,讓熱量充分發(fā)揮。邱新平補(bǔ)充。
第二類是電池內(nèi)部因素。一是微短路,微短路有兩種情況,一種是電池工藝中的短路,包括毛刺;另一種是使用過程中的短路,這些都會(huì)引起微短路,導(dǎo)致電池局部溫度高于熱失控溫度,從而出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。
三是電池過充電,過充以后會(huì)降低材料的熱失控溫度。像電池在使用中后期的容量已經(jīng)衰減了,這時(shí)候電池本身就已經(jīng)處于過充狀態(tài),熱失控溫度自然會(huì)下降。邱新平指出。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
四是電解質(zhì)用量,假如用量過多,爆炸的危害性會(huì)很大,火焰噴得很高很遠(yuǎn),所以要嚴(yán)格控制電解質(zhì)用量。
重要發(fā)生在汽車碰撞時(shí),由于外力的用途,鋰離子電池單體、電池組發(fā)生變形,自身不同部位發(fā)生相對位移,導(dǎo)致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內(nèi)部短路;易燃電解質(zhì)泄漏最終引發(fā)起火。在機(jī)械濫用中,穿刺傷害最為嚴(yán)重,它可能會(huì)導(dǎo)體插入電池本體,造成正負(fù)極直接短路。相比之下,碰撞、擠壓等,只是概率性的發(fā)生內(nèi)短路,穿刺過程熱量的生成更加劇烈,引發(fā)熱失控的概率更高。
電濫用重要是對電池的使用不當(dāng)造成的,有外部短路、過度充電和過度放電幾種類型。其中,過渡放電導(dǎo)致的危害最小,但是由于過放造成的銅枝晶的上升會(huì)降低電池的安全性從而新增熱失控的幾率。外部短路是在兩個(gè)存在壓差的導(dǎo)體在電芯外部接通導(dǎo)致的結(jié)果,當(dāng)外部短路發(fā)生時(shí),電池出現(xiàn)的熱量無法很好的散去時(shí),電池溫度也會(huì)隨之上升,高溫觸發(fā)熱失控。
過度充電是電濫用中危害最高的一種。由于過量的鋰嵌入,鋰枝晶在陽極表面生長。其次,鋰的過度脫嵌導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)因發(fā)熱和氧釋放而崩潰(NCA陰極的氧釋放)。氧氣的釋放加速了電解質(zhì)的分解,出現(xiàn)大量氣體。由于內(nèi)部壓力的新增,排氣閥打開,電池開始排氣。電芯中的活性物質(zhì)與空氣接觸以后,發(fā)生劇烈反應(yīng),放出大量的熱,從而引發(fā)電池包的燃燒起火。
熱濫用重要指在電池中的局部過熱,很少獨(dú)立存在,往往是通過機(jī)械濫用和電氣濫用發(fā)展而來,并且是最終直接觸發(fā)熱失控等事故的一種情況。熱濫用一般多為外部環(huán)境高或者在溫度控制系統(tǒng)不起用途下導(dǎo)致的電池?zé)崃窟^高從而造成的短路,從而引發(fā)熱失控。從原因上說,熱濫用的原因是最為復(fù)雜的,電池包的碰撞、損壞,電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的失靈都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
內(nèi)部短路是由電池的正負(fù)極直接接觸,當(dāng)然接觸的程度不同,引發(fā)的后續(xù)反應(yīng)也差別很大,通常由機(jī)械和熱量濫用引起的大規(guī)模內(nèi)部短路將直接導(dǎo)致熱濫用。引發(fā)內(nèi)部短路原因同樣復(fù)雜,比如鋰離子電池過度充電,枝晶積累到一定程度導(dǎo)致刺穿電池隔膜,從而發(fā)生內(nèi)部短路或是碰撞、穿刺傷害之后直接導(dǎo)致正負(fù)極接觸而導(dǎo)致熱失控。與外部因素出現(xiàn)的內(nèi)部短路相比,源于電池制造過程中自發(fā)的缺陷而引起的內(nèi)部短路,程度比較輕微,先天內(nèi)部短路出現(xiàn)的熱量很少,并不會(huì)立即觸發(fā)熱失控。而且這種內(nèi)在缺陷會(huì)經(jīng)過一段時(shí)間才會(huì)演化為程度較輕的內(nèi)短路。
熱管理系統(tǒng)重要負(fù)責(zé)控制溫度,確保電池一直處在一個(gè)合理的運(yùn)行溫度下。通常,熱管理系統(tǒng)由整車控制器控制,在電池包溫度異常時(shí),通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)散熱或者加熱,保證電池安全以及壽命。電池的散熱方式根據(jù)導(dǎo)熱方式和介質(zhì)的不同而分為四項(xiàng):空氣冷卻(風(fēng)冷)、液體冷卻(水冷)、相變材料(固體)、和結(jié)合冷卻(風(fēng)冷/水冷+固體冷卻)幾種。