锂电池的热失控及技术分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
烧。
总结和展望
1. 热失控的反应十分复杂，大体来说，SEI膜的分解给予电池初始 的热量积累，导致隔膜的熔断分解，由此带来正负极和电解液、 电解液自身的放热、产气反应。 2. 在反应过程中的任何步骤改善都能带来更高的热稳定性和电池 安全性：
① 比如对SEI膜进行界面改造，可以提高初始放热温度；
② 比如陶瓷隔膜更高的熔断温度、更低的内阻； ③ 比如更优良的散热方式，特别是相变材料散热。 3. 这些技术都能增加电池热稳定性，给新能源汽车的未来保驾护 航。
产生。
热失控的影响因素1
① 充放电倍率 充放电倍率越高，电流越大，内阻越大，产热越高。所以在 高倍率充电时候，电池生热速率更快，如果散热体系没有及 时排出热量，产热将会逐步堆积。 ② 内阻
内阻的形成原因和功率输出、DOD、温度等有关，内阻越大，
电效率降低，产生更多的热量堆积。特别是在SOC低于20%的 时候，内阻急剧升高，此时需要降低电池输出功率，保护电 池安全。
热失控的状态研究2
3. 155摄氏度以后 隔膜熔断之后，温度迅速升高，期间负极和电解液反应、正极 与电解液反应、电解液自身分解，材料不同，反应顺序不同， 反应温度也不同。热失控的判断标准是电池表面达到100℃， 由隔膜熔断，正负极短路，电池表面很快达到300℃，最高升
温速率达到220℃/min，反应十分剧烈，电池因此起火爆炸燃
热失控的影响因素2
③ 容量 电池容量越大，电化学反应越多，产热越多。需要的散热功 率越大，如果散热不能满足，产热会越积越多。 ④ 环境温度 环境温度越高，导致部分风冷热交换系数越低，效果越差。
特别是大பைடு நூலகம்量纯电动汽车，风冷很难满足散热需求了。
⑤ 散热方式 为了避免热失控，通过风冷、液冷和相变材料等的散热的方 式，不同的散热方式效果不同，但今天我们只是研究引发热 失控的原因，究其原理，才能对症下药。
锂电池的热失控及技术分析
电池过热恶性循环
不同温度下电池的放电效率不同，通常18℃~45℃下磷酸铁锂电池的效率能在80% 以上，温度越高，效率越低，浪费的效率形成更多的产热，导致恶性循环——越 低的功率，越高的温度。 高温对电池极为有害，不仅影响电池使用寿命，还可能危及电池安全。
热失控事件
1. 2013年1月，美国发生两起波音787充电锂电池过热冒烟事故。 2. 2013年10月，西雅图一辆高速行驶的特斯拉，被路面硬物刺中电池组，车主 提前20分钟收到感应器的警报而弃车。这是由于电池被刺穿短路而引起的热 失控。 3. 2015年4月，深圳湾口岸加电站内，一辆深圳电动大巴起火。这是由于电池 高倍率充电而引起的热失控。
1. 定义：热失控属于BMS中热管理失控的状态，电池在充放电使用 下，会因为各种内部电化学反应产生热量，如果没有良好的散 热体系，产热在电池内部堆积，逐渐出现功率降低，甚至出现 爆炸燃烧等危险情况，这就是热失控。 2. 产生原因：电池产热受充放电倍率、内阻、放电深度DOD、当前
SOC、容量等内在因素和环境温度、散热方式等外在因素影响而
就有一辆车起火。特斯拉的总驾驶里程为 1 亿英里，有了第一起起火事
件，燃油车遭遇起火的概率 5 倍于特斯拉。 而累计 6 次起火后，特斯拉 的起火概率似乎与燃油车扯平。似乎也能说的过去。
③ 但是为了长久新能源车的发展，更好的保障电动汽车和生命财产的安全，
电池的热失控已经当下成了一个研究热点。
热失控定义及产生原因
热失控的状态研究1
参与热失控反应的有SEI膜分解、正负极以及电解液，当电池热量 逐步堆集，以下以钴酸锂为参考。 1. 80摄氏度 电池温度升高到80℃时候，负极SEI膜分解放热，进一步增加 电池产热速率；
2. 135摄氏度
135℃并不是一个确定的值，而是表示隔膜熔断温度。图中， 131.24℃有一个吸热峰，隔膜吸热熔断，正负极短路，后续便 产生更激烈的放热反应。
4. 2015年7月，厦门港务大厦旁的东渡公交停车场内，有11辆公交车遭到火烧。
5. 2015年10月，美国出现10多起扭扭车起火爆炸事件。这是由于电池过充引起 的热失控。
6. 挪威一辆特斯拉在超级充电站充电时突然起火。这是由于低温、高倍率充电
引起的热失控。
热失控给行业的困扰
1. 2. 安全隐患：这些事故给行业造成很大的困扰。 大势所趋： ① 有些专家解释称电动汽车取代燃油车是大势所趋，不能因为几次意外而 否定新能源车。 ② 特斯拉Elon Musk也引用了这样一组数据解释：美国每年有 15 万起汽车 着火事件，而美国人每年的驾驶总里程是 3 万亿英里，即每 2000 万英里
总结和展望
1. 热失控的反应十分复杂，大体来说，SEI膜的分解给予电池初始 的热量积累，导致隔膜的熔断分解，由此带来正负极和电解液、 电解液自身的放热、产气反应。 2. 在反应过程中的任何步骤改善都能带来更高的热稳定性和电池 安全性：
① 比如对SEI膜进行界面改造，可以提高初始放热温度；
② 比如陶瓷隔膜更高的熔断温度、更低的内阻； ③ 比如更优良的散热方式，特别是相变材料散热。 3. 这些技术都能增加电池热稳定性，给新能源汽车的未来保驾护 航。
产生。
热失控的影响因素1
① 充放电倍率 充放电倍率越高，电流越大，内阻越大，产热越高。所以在 高倍率充电时候，电池生热速率更快，如果散热体系没有及 时排出热量，产热将会逐步堆积。 ② 内阻
内阻的形成原因和功率输出、DOD、温度等有关，内阻越大，
电效率降低，产生更多的热量堆积。特别是在SOC低于20%的 时候，内阻急剧升高，此时需要降低电池输出功率，保护电 池安全。
热失控的状态研究2
3. 155摄氏度以后 隔膜熔断之后，温度迅速升高，期间负极和电解液反应、正极 与电解液反应、电解液自身分解，材料不同，反应顺序不同， 反应温度也不同。热失控的判断标准是电池表面达到100℃， 由隔膜熔断，正负极短路，电池表面很快达到300℃，最高升
温速率达到220℃/min，反应十分剧烈，电池因此起火爆炸燃
热失控的影响因素2
③ 容量 电池容量越大，电化学反应越多，产热越多。需要的散热功 率越大，如果散热不能满足，产热会越积越多。 ④ 环境温度 环境温度越高，导致部分风冷热交换系数越低，效果越差。
特别是大பைடு நூலகம்量纯电动汽车，风冷很难满足散热需求了。
⑤ 散热方式 为了避免热失控，通过风冷、液冷和相变材料等的散热的方 式，不同的散热方式效果不同，但今天我们只是研究引发热 失控的原因，究其原理，才能对症下药。
锂电池的热失控及技术分析
电池过热恶性循环
不同温度下电池的放电效率不同，通常18℃~45℃下磷酸铁锂电池的效率能在80% 以上，温度越高，效率越低，浪费的效率形成更多的产热，导致恶性循环——越 低的功率，越高的温度。 高温对电池极为有害，不仅影响电池使用寿命，还可能危及电池安全。
热失控事件
1. 2013年1月，美国发生两起波音787充电锂电池过热冒烟事故。 2. 2013年10月，西雅图一辆高速行驶的特斯拉，被路面硬物刺中电池组，车主 提前20分钟收到感应器的警报而弃车。这是由于电池被刺穿短路而引起的热 失控。 3. 2015年4月，深圳湾口岸加电站内，一辆深圳电动大巴起火。这是由于电池 高倍率充电而引起的热失控。
1. 定义：热失控属于BMS中热管理失控的状态，电池在充放电使用 下，会因为各种内部电化学反应产生热量，如果没有良好的散 热体系，产热在电池内部堆积，逐渐出现功率降低，甚至出现 爆炸燃烧等危险情况，这就是热失控。 2. 产生原因：电池产热受充放电倍率、内阻、放电深度DOD、当前
SOC、容量等内在因素和环境温度、散热方式等外在因素影响而
就有一辆车起火。特斯拉的总驾驶里程为 1 亿英里，有了第一起起火事
件，燃油车遭遇起火的概率 5 倍于特斯拉。 而累计 6 次起火后，特斯拉 的起火概率似乎与燃油车扯平。似乎也能说的过去。
③ 但是为了长久新能源车的发展，更好的保障电动汽车和生命财产的安全，
电池的热失控已经当下成了一个研究热点。
热失控定义及产生原因
热失控的状态研究1
参与热失控反应的有SEI膜分解、正负极以及电解液，当电池热量 逐步堆集，以下以钴酸锂为参考。 1. 80摄氏度 电池温度升高到80℃时候，负极SEI膜分解放热，进一步增加 电池产热速率；
2. 135摄氏度
135℃并不是一个确定的值，而是表示隔膜熔断温度。图中， 131.24℃有一个吸热峰，隔膜吸热熔断，正负极短路，后续便 产生更激烈的放热反应。
4. 2015年7月，厦门港务大厦旁的东渡公交停车场内，有11辆公交车遭到火烧。
5. 2015年10月，美国出现10多起扭扭车起火爆炸事件。这是由于电池过充引起 的热失控。
6. 挪威一辆特斯拉在超级充电站充电时突然起火。这是由于低温、高倍率充电
引起的热失控。
热失控给行业的困扰
1. 2. 安全隐患：这些事故给行业造成很大的困扰。 大势所趋： ① 有些专家解释称电动汽车取代燃油车是大势所趋，不能因为几次意外而 否定新能源车。 ② 特斯拉Elon Musk也引用了这样一组数据解释：美国每年有 15 万起汽车 着火事件，而美国人每年的驾驶总里程是 3 万亿英里，即每 2000 万英里