動(dòng)力鋰離子電池單體熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理

在動(dòng)力鋰離子電池安全系數(shù)規(guī)范層面，目前的控制模塊，系統(tǒng)對(duì)熱失控的防熱誘因測(cè)試方面，以及單體、摸組和系統(tǒng)軟件的壽命安全性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)缺乏，迫切要科學(xué)研究和開(kāi)發(fā)。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵是可充電電池外部元件的隱患，尚無(wú)檢測(cè)電池內(nèi)部熱失控的項(xiàng)目。

謂熱失控(thermalrunaway)是指單體電池放熱連鎖反應(yīng)引起電池自溫升速率急劇變化，不可逆，引起過(guò)熱、起火、爆炸現(xiàn)象。

熱失控?cái)U(kuò)展(thermalrunawaypropagation)是指電池包，或者電池系統(tǒng)內(nèi)容的單體電池或者電池模組單元熱失控，并觸發(fā)電池系統(tǒng)中相鄰或其他部位的動(dòng)力鋰離子電池的熱失控的現(xiàn)象。

動(dòng)力鋰離子電池單體熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理：

(1)熱失控誘因

熱失控的重要誘因包括：機(jī)械誘因、電誘因和熱誘因。

機(jī)械設(shè)備事故引起的火災(zāi)事故的經(jīng)典案例包括美國(guó)通用電機(jī)伏特動(dòng)力混合動(dòng)力汽車(chē)（volt）的科學(xué)研究成果，該車(chē)的銷(xiāo)量居世界前列。而世界上最流行的純電動(dòng)汽車(chē)，機(jī)動(dòng)車(chē)型s，貫穿整個(gè)過(guò)程，因?yàn)槠?chē)底盤(pán)被路面刺穿，引起火災(zāi)。

以我國(guó)某純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生火災(zāi)的典型例子為例，說(shuō)明電動(dòng)汽車(chē)充電站由于火災(zāi)惡性事件引起的過(guò)電池充電而引起的知名品牌公共汽車(chē)，以及其特斯拉汽車(chē)模型在冬季超低溫電池充電引起的火災(zāi)安全事故。

一個(gè)典型的例子是，一輛純電動(dòng)汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中不能被熱開(kāi)放熱控制，這是由于一個(gè)連接部件的釋放導(dǎo)致系統(tǒng)軟件出現(xiàn)高溫，從而導(dǎo)致電池組的熱控制和擴(kuò)展。

純電動(dòng)汽車(chē)的高壓系統(tǒng)軟件可以打開(kāi)氣泡中的熱量無(wú)法控制，進(jìn)而導(dǎo)致純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生火災(zāi)，經(jīng)典案例是南京純電動(dòng)汽車(chē)在暴雨后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后的水后。

此外，應(yīng)用中的純電動(dòng)汽車(chē)存在著生命周期安全系數(shù)問(wèn)題，例如，在沒(méi)有任何惡意事件的情況下，使用一段時(shí)間的純電動(dòng)汽車(chē)在沒(méi)有任何惡意事件的情況下，會(huì)出現(xiàn)由充電電池組件無(wú)法控制的熱量引起的火災(zāi)，當(dāng)公交車(chē)到車(chē)站時(shí)停車(chē)，并點(diǎn)燃附近的公交車(chē)，造成很大的損害。

(2)熱失控機(jī)理

在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程后，充電電池的安全事故可能進(jìn)入開(kāi)放階段。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)入開(kāi)放相后，鋰離子電池內(nèi)部的動(dòng)能可能在瞬間釋放，這是不可逆和不可控的，即熱不能控制。熱不能控制充電電池出現(xiàn)強(qiáng)烈的溫度，在高溫下可以觀察到煙霧、火災(zāi)和爆炸等危險(xiǎn)情況。

自然，根據(jù)理論安全系數(shù)的含義，充電電池不會(huì)出現(xiàn)在安全生產(chǎn)事故中無(wú)法控制的熱量。例如，充電電池在沖擊安全事故后不一定出現(xiàn)無(wú)法控制的熱量；鋰離子電池組絕緣層無(wú)效，造成工作人員高壓事故，電池漏電流異味，造成車(chē)工人身體不適等，充電電池不會(huì)出現(xiàn)無(wú)法控制的熱量。在動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)軟件的安全設(shè)計(jì)中，必須考慮以上條件。

熱控制是最常見(jiàn)的安全因素事故，也是鋰離子電池安全因素事故的獨(dú)特特點(diǎn)。許多試驗(yàn)表明，不能被熱控制的充電電池不會(huì)出現(xiàn)煙霧、火災(zāi)和爆炸，也不會(huì)出現(xiàn)爆炸。

在煙霧情況下，在環(huán)v情況下，假如充電池的溫度小于鋁鉑熔化溫度的660℃，充電池不易被反射蒸汽噴射，則觀察到煙霧；假如充電池的溫度大于660℃，正液態(tài)鋁熔體，充電池中伴有大量反射氣體，這是煙霧發(fā)射的結(jié)果。

在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，一般由于鋰離子電池電解液和溶解物質(zhì)的點(diǎn)火，熱量無(wú)法控制在安全事故中的點(diǎn)火。因此，從linkⅡ開(kāi)始，漏出閥門(mén)的鋰離子電池電解質(zhì)將被點(diǎn)燃和點(diǎn)燃。

根據(jù)燃燒反應(yīng)的三個(gè)要素(可燃、二氧化碳、點(diǎn)火器），可燃物質(zhì)是鋰離子電池電解液；充電電池中的二氧化碳問(wèn)題，因此鋰離子電池電解液將暴露在火災(zāi)中；點(diǎn)火器將來(lái)自充電電池的短路故障，也將來(lái)自熱不可控、高速?lài)娚涞恼羝烷y體摩擦火花。

在爆炸的情況下，爆炸的一般特點(diǎn)是高壓蒸汽瞬態(tài)外擴(kuò)散的影響。充電電池內(nèi)部具有高積累標(biāo)準(zhǔn)，閥門(mén)是立即釋放高壓蒸汽積累的重要手段。假如閥體可以在電池外殼開(kāi)裂前打開(kāi)，并且釋放足夠高壓蒸汽在熱量不能控制整個(gè)過(guò)程，充電電池就不容易爆炸；假如閥體不能立即打開(kāi)，就會(huì)發(fā)生爆炸事件。

動(dòng)力鋰離子電池安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求

安全性試驗(yàn)規(guī)范是提高動(dòng)力鋰離子電池安全系數(shù)水平的關(guān)鍵。根據(jù)動(dòng)力鋰離子電池安全系數(shù)問(wèn)題的排列，明確了相對(duì)安全系數(shù)的要求。目前，國(guó)內(nèi)選用的動(dòng)力鋰離子電池安全性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)包括和。

評(píng)價(jià)了單組和接觸組動(dòng)力鋰離子電池的安全指標(biāo)值，得出了一系列的安全規(guī)范和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。gb/t31467專(zhuān)注于電池組或充電系統(tǒng)軟件級(jí)別的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。建立了gb/關(guān)鍵安全要求和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合gb/t31485-2015，詳細(xì)的機(jī)械能安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)由單充電電池、觸摸組、動(dòng)力鋰離子電池組和動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)軟件組成?，F(xiàn)階段，電力鋰離子電池的總體測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)外更加嚴(yán)格。