新聞資訊
通過科學和創新,我們幫助各行各業的客戶滿足當今和未來社會發展的需求。
如果熱失控無法避免 能否為電池安全裝上剎車?
次瀏覽 本站 2020/02/07
熱失控是鋰離子電池使用中最為嚴重的安全事故,熱失控往往是由于鋰離子電池在發生了擠壓變形、穿刺或者高溫炙烤等導致隔膜被破壞引發正負極短路,或者由于電池外部短路,導致鋰離子電池內部短時間內積累了大量熱量,引發正負極活性物質和電解液等發生分解,導致鋰離子電池起火和爆炸,嚴重威脅使用者的生命和財產安全。因此在鋰離子電池安全測試中一般都會要求鋰離子電池通過過充、過放、短路和擠壓、針刺等實驗,但是隨著動力電池能量密度和電池容量的不斷提升,電池通過針刺實驗變得越來越困難,因此在工信部發布的《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》中規定針刺實驗暫不執行。但是新版的要求只是對針刺實驗暫不執行,后續是否會恢復還未可知,如果廠家實現了大容量、高能量密度的動力電池順利通過針刺實驗,那么必將在競爭中取得顯著的優勢。今天我們就來談一談那些給鋰離子電池熱失控裝上“剎車”的技術。
對于電動汽車起火現象,北京理工大學熊瑞教授表示,從2019年的數據來看,有41%的自燃現象都是在停車過程中發生的。有4大故障原因會導致電池熱失控,包括內部短路、外部短路、過充和過放。根據研究數據,有56%的事故是因為電池的內部短路而導致的,有16%是由外部短路導致的,18%是由過充導致的,從已經通報的事故中,沒有事故是因為過放導致的。
對于電池起火的原因熱失控,武漢大學艾新平教授作了非常詳細的描述:當電池在短路、過充或者是受到高溫沖擊的時候,電池的溫度就會升高。溫度升高以后,會相繼引發一系列放熱副反應,這些副反應放出來的熱不能及時疏散,會引起電池溫度升高,通過正反饋機制,導致最后放熱反應越來越劇烈,發生熱失控。
對于熱失控,中國汽車技術研究中心有限公司動力電池首席專家王芳認為,在目前的技術條件下,單體電池熱失控是不可避免的。所以在電池安全防護方面,要有及時的監控,就是熱失控監控的信號。王芳表示,我們當然希望電池不會失控,也不會有整體的擴散。但是如果一旦擴散,要做到給人員足夠的逃生時間。

動力電池在使用中往往都是由數十只、數百只甚至是數千只電池通過串并聯組成,例如特斯拉的Model S的電池組中就由多達7000只以上的18650組成,如果其中的一只電池發生熱失控,就可能會在電池組內蔓延,引起嚴重的后果。例如,2013年1月發生在美國波士頓的一架日本航空公司的波音787客機鋰離子電池起火事件,根據美國國家運輸安全委員會的調查,就是由于電池組中的一只75Ah方形鋰離子電池發生熱失控后引發了相鄰的電池熱失控,這次事件后波音公司要求在所有的電池組上都要增加防止熱失控擴散的措施。
為了避免熱失控在鋰離子電池內部蔓延,廣州市綠原環保材料有限公司開發了一款基于相變材料的鋰離子電池熱失控隔離材料德耐隆Telite®產品系列KW-PP。德耐隆Telite®KW-PP填充在單體鋰離子電池之間,在鋰離子電池組正常工作的情況下,電池組產生的熱量可以通過德耐隆Telite®KW-PP材料快速傳遞到電池組外,在鋰離子電池發生熱失控時,德耐隆Telite®KW-PP材料可以通過其內部的石蠟材料熔化吸收大量的熱量,阻止電池溫度進一步上升,從而避免熱失控在電池組內部擴散。在針刺實驗中,一個由18650電池組成的4并10串的電池組,沒有使用德耐隆Telite®KW-PP材料時,一只電池熱失控最終引發了電池組中20只電池發生熱失控,而采用德耐隆Telite®KW-PP材料的電池組中,一只電池熱失控并未引發其他電池組熱失控。
從汽車端的角度來看,第一汽車集團新能源開發院院長王德平表示,動力電池安全事故發生,主要由于幾個方面失效,即電芯的失效、BMS的失效、絕緣系統的失效、機械與密封的失效以及連接的失效。王德平談到,一汽集團從整體對電池系統做了安全設計。從而構建起四重的安全防護體系,包括電池的安全、整車的安全、充電的安全、使用的安全,包含54項具體的安全防護措施,確保整個動力電池系統在生命周期的安全。

多重考慮
外部的溫度對電池包內部的影響也是不能忽視的!為了減少換熱器重量及成本, 換熱器對材料減薄有持續的需求,然而這對于換熱器的可靠性甚至換熱性能都會帶來新的挑戰,未來也將通過材料優化解決。
德耐隆Telite®產品系列KW-PP采用獨創新材料工藝幫助新能源電動汽車及傳統汽車(鋰電池)鉛酸電池有效抵御發動機艙及戶外高低溫的影響,為電池提供安全合理的工作環境,從而保持電池的溫度一致性,保持電池組的性能使用壽命。

動力電池包專用材料德耐隆Telite®的關鍵技術包括導熱、隔熱、保溫,低應力緩釋技術,新型阻燃技術三大技術,在協助動力電池進行熱管理、降低溫差、實現熱平衡;撞擊、跌落、爆炸瞬間完成沖擊力緩釋;實現在高溫、過充、刺穿防爆中的阻燃隔熱效果等方面將取得決定性的作用。
下面這些特性使德耐隆Telite®保溫隔熱材料在各種電子設備和汽車應用中脫穎而出,并有助于您應對未來大容量鋰電池系統和其他電動汽車部件的設計和生產的相關挑戰:
?熱阻極低GB/T 10295-2008 0.155[m2.K]/W
?優異的熱穩定性(-185℃至200℃)
?嚴酷條件下的可靠性能——耐熱沖擊、抗氧化、抗潮濕和耐化學品性
?優異的電絕緣性(介電強度)
?隔熱保溫(導熱系數僅為0.03W/m.k)