探討電動汽車鋰離子電池熱失控原理和預防技術(shù)-瑞達國際集團

　　探討電動汽車鋰離子電池熱失控原理和預防技術(shù)

　　火是人類文明的起源，但電池起火了，可就一點都不好玩了。之前特斯拉ModelS的鋰離子電池著火事件把人們的注意力一下子就拉到了電動汽車以及插電式混動汽車最精貴也最薄弱的地方電池組，難道就沒什么法子能夠做好防火措施嗎?

　　根據(jù)IEEESpectrum的信息得知，目前有一家重要的汽車制造商正在測試一項新技術(shù)，該技術(shù)可監(jiān)控電池組的運行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)誘火缺陷，并隨時預警。

　　IEEESpectrum去年一篇題為CanSignalProcessingStopBatteryFires的報道詳細記錄了該技術(shù)早期研發(fā)的具體信息?，F(xiàn)在，其開發(fā)者聲稱該系統(tǒng)已經(jīng)吸引了眾多車企的注意，他們目前已經(jīng)和一家未透露姓名的汽車行業(yè)合伙人聯(lián)合開發(fā)這項電池監(jiān)控技術(shù)，并計劃在未來五年內(nèi)上市推出。

　　特斯拉電動汽車鋰離子電池熱失控原理與預防技術(shù)

　　燒焦的電池

　　雖然從統(tǒng)計數(shù)據(jù)上來看，電動汽車起火沒有傳統(tǒng)汽油動力車起火那么普遍，不過一旦燒起來，也會造成非常大的人身傷害。因此，即便是造成電池起火的部分原因是由于鋰離子電池電解質(zhì)溶液的化學成分不穩(wěn)定，但不管是菲斯克Karma還是特斯拉ModelS都已經(jīng)被著火丑聞惹得一身騷。

　　所以未來電動汽車/插電式混動汽車要想成為目前汽油動力車可靠的、主流的替代品，首先得打消掉用戶發(fā)怵的心理。

　　在對手機、筆記本電腦和其他消費類電子產(chǎn)品的鋰離子電池起火事故進行調(diào)查總結(jié)之后，位于列克星敦的TIAX公司自主研發(fā)了一套能夠在汽車電腦上運行的電池監(jiān)控技術(shù)。

　　TIAX表示，該技術(shù)能夠在電池對乘車人造成威脅前的數(shù)十個小時辨別出這種少見的易引發(fā)熱失控火災的危險電池，而這種火災通常由電池內(nèi)部短路造成。

　　TIAX副總裁Brian Barnett表示：

　　這種易引發(fā)熱失控火災的電池非常罕見，很難辨別，但要找出來并非完全不可能。不過這個問題最具有挑戰(zhàn)性的地方是，這類故障電池幾乎不太可能在出廠前被質(zhì)檢工人‘抓出來’。它們只有在實際使用時才能被察覺，因為其內(nèi)部短路是在日常駕駛中緩慢出現(xiàn)的。

　　TIAX對實際發(fā)生的安全事故進行事后總結(jié)時發(fā)現(xiàn)，在電池組重復充放電的循環(huán)過程中，本來很微小的金屬鋅離子在不斷的電鍍過程中體積陡然膨脹。這些聚集的金屬凸起會附著在電池分離器中間的小孔上，日積月累，最終造成了電池陰陽極的短路。在廠里，這種注定惱人的電池里可能僅僅包含有直徑數(shù)十微米、但無法通過儀器檢測出的金屬顆粒。而在電池的使用過程中，這種粒子體積越來越大，并最終導致電池短路。但假如能夠?qū)﹄姵仉妷?、阻抗和電流的進行仔細監(jiān)控的話，其實是可以提前打好預防針的。

　　TIAX的團隊已經(jīng)通過對被有意植入微觀金屬雜質(zhì)而出現(xiàn)的故障電池進行了計算機模擬和實驗室檢測，證實了這種粒子的危害性。

　　特斯拉電動汽車鋰離子電池熱失控原理與預防技術(shù)

　　鋰離子電池熱失控現(xiàn)象原理圖

　　我們這里用具體實例來說明。假設某種型號為18650的鋰離子電池阻抗約50毫歐，而隨著不斷的使用，假如該鋰離子電池的阻抗上升至近千歐，使用TIAX的技術(shù)就可以檢測出該電池出現(xiàn)了典型的短路。

　　假如早期發(fā)生了短路現(xiàn)象，那么一個阻抗為100歐的電池電流值要比一個天天使用的電池電流值小三個數(shù)量級還多，這也是使用傳統(tǒng)方式難以探測電池起火發(fā)生之前征兆的原因。

　　但Barnett同時也指出，即使難如大海撈針，利用智能信號處理方式和其他相關(guān)技術(shù)，這個問題還是能夠解決的。目前在TIAX的實驗室，可監(jiān)測電池指標的數(shù)值已經(jīng)比能夠引起熱失控的臨界值低了好幾個數(shù)量級。

　　而這項自動檢測電池短路的技術(shù)目前已經(jīng)將那些循環(huán)充放電多次(使用時間在100小時以上)，可能引起熱失控的壞電池在著火之前揪了出來。

　　不過，最后TIAX的電池實時監(jiān)測技術(shù)如何在車上運用，那還得主機廠說了算。而隨著電動汽車電池短路的嚴重性日見端倪，可能未來安置在汽車儀表板的系統(tǒng)會主動提示司機該去修理廠維護電池了;亦或者假如這樣的提醒長時間無人理會，車載的智能語音系統(tǒng)會告知司機路邊停車，關(guān)閉引擎，等待道路救援。到底會怎么樣?到底能怎么樣?我們拭目以待。