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為什么動力電池會發(fā)生燃燒或爆炸

2018-01-25
關鍵詞: 動力電池 電動汽車

  爆炸是動力電池系統(tǒng)較為常見的危害表現(xiàn),造成的影響,也更為嚴重,不但會造成財產損失和環(huán)境破壞,甚至會造成人身傷害或生命危險。

  本文引用地址: http://www.21ic.com/news/auto/201801/751248.htm

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  導致動力電池系統(tǒng)發(fā)生燃燒或爆炸的可能原因有:

  一動力電池(電芯)的放熱副反應導致熱失控,引燃電解液和其他可燃物質;

  動力電池系統(tǒng)的高壓回路中局部連接抗阻抗過大,有大電流流過時倒至溫度上升達到著火點溫度,引燃動力電池系統(tǒng)內部的可燃物質;

  動力電池系統(tǒng)外部發(fā)生燃燒,導致動力電池系統(tǒng)內部溫度持續(xù)上升,達到著火點溫度,引燃內部的可燃物質。

  針對電動汽車的使用的情況分析,第一種情況的發(fā)生概率較高,危險系數(shù)也較高,電芯的放熱副反應導致熱失控是動力電池系統(tǒng)發(fā)生燃燒或爆炸的主要原因。

  鋰離子電池內部主要放熱反應有:

  ESI膜的分解,溫度范圍是90~120℃;

  負極與電解液的反應,溫度達到120℃以上;

  電解液分解,溫度大概在200℃左右;

  正極與電解液的反應,伴隨正極分解析出氧氣,溫度范圍在180~500℃;

  負極與粘結劑的反應,大概在240度以上。

  電芯熱失控(燃燒、爆炸)的根本原因是電芯內部的放熱副反應導致熱量累積,電芯對外熱交換的速率小于熱量積累速率,溫度持續(xù)升高,直接達到著火點溫度,引起燃燒和爆炸。

  電芯內部的熱過程遵循能量守恒:Qp = Qe + Qa

  公式中Qp為電芯內部各種負反應所產生的熱量,Qe為電芯與環(huán)境交換的熱量,也就是散熱,Qa是電信自己吸收的熱量及熱積累。如果Qe≥Qp則Qa為為負值或零,電芯內部溫度不會上升,不會產生熱失控;如果Qe

  從上面的分析可以看出,如果不能阻斷電芯內部的放熱副反應,電信內部的溫度就會一直上升,直至發(fā)生熱失控事件,要降低事故發(fā)生的風險,可采取的措施有:

  采取保護措施,降低外部突發(fā)因素發(fā)生概率(比如過充、過放、過熱、短路、擠壓、穿刺等);

  阻斷放熱副反應的正反饋過程,如在PACK模組在采用邦定保險絲工藝,或在正負極材料與集流體之間增加PTC材料;

  降低放熱副反應所產生的熱量,如選擇磷酸鐵鋰正極材料,改變電解液的有機溶劑成分等;

  提高著火點溫度,如在電解液中添加阻燃材料,選用陶瓷隔膜等;

  提高散熱能力,避免熱積累,如力朗電池采用高效的液冷設計方案,也有個別方案將整個電池,浸在冷卻液中。

  以上,所總結的熱失控機理與防范措施,在電池全系電池設計、制造中都有實踐,但是針對實際中不同材料體系會有不同化學特性,其電芯熱失控機理存在不同,不同的系統(tǒng)設計也會導致系統(tǒng)級的危險和解決措施各不相同。


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