【院士揭秘】欧阳明高详解动力电池热失控的前因后果

动力电池安全问题，自新能源汽车诞生以来，就一直是全社会关注的焦点之一。尤其是今年4月份以来，特斯拉、蔚来、比亚迪和上汽荣威等大牌电动车企产品也相继发生自燃事件，新能源汽车安全再次被推到风口浪尖。<?xml:namespace prefix = "o" ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> 欧阳明高院士 当前安全事故是新能源汽车发展的致命隐患，而动力电池热失控是新能源汽车安全事故的本质。而电池热失控是什么原因引起的？主要发生在哪些环节呢？据中科院院士欧阳明高介绍，“负极析活性锂、内短路、正极释活性氧”可以解释超过99%的电池热失控事故原因。通过对2018年新能源汽车事故统计分析发现，充电时发生事故占比最多，达到了29%。行驶和静置停放过程中发生的自燃各占14%，而涉水引发安全事故的也达到了10%。另有33%原因不明。 为何“充电”会成为新能源汽车着火的主要“凶手”？欧阳明高表示，通过对充电事故分析，发现主要是不当快速充电引发电池析锂，进而导致电池寿命快速衰减和热稳定性变差。此外，充电功能安全设计水平低、充电过程数据通讯不规范、未执行充电安全相关标准要求等也增加了电动汽车自燃的风险。 不过，充电不当或充电设计不规范引发电动汽车自燃事故只占了29%，仍有71%的其他原因导致纯电动汽车发生自燃，而这些基本也都可以归为内短路造成的。 事实上，内短路可谓是电池热失控的共性环节。机械滥用、电滥用、热滥用都可能导致热失控，而且这些现象几乎贯穿着电池整个生命周期。 欧阳明高表示，通过对动力电池热失控热-机-电耦合机制的深度研究，发现在热失控诱因、发生和蔓延的三个过程中，电池充电析锂、内短路、单体电池热失控和电池系统热蔓延都有可能导致电池发生安全事故。 基于此判断，欧阳明高建议，应采取“早期预警、本征安全设计和延长逃生时间”的动力电池热失控主动安全防范策略。 具体而言，就是在热失控诱因阶段，做好电池充电析锂与快充控制；电池内短路与电池管理；在热失控发生环节，建立良好的单体电池热失控与热设计；在热失控蔓延环节，做好电池系统热蔓延与热管理，延长逃生时间。 热失控诱因发现了，那么如何消除这些诱因？欧阳明高认为，做好电池析锂测试、仿真与安全快充技术，将能从源头减少电池发生热失控的风险。自引发内短路在电池结构内的微小尺度上产生，被欧阳明高比喻为“威胁电池使用安全性的癌症”。对付它的最好手段就是做到提前预防，因此，电池内短路模拟测试、仿真与在线监测技术就显得尤为重要。在热失控发生环节,做好本征安全设计，即单体电池热失控机理、仿真与抑制技术也同样重要；热蔓延设计是防止电池安全事故的最后一道防线，这就需要做好电池系统热蔓延测试、仿真与抑制技术，保护好电动汽车安全的最后一道防线。据悉，目前欧阳明高团队在这几个环节都已经取得了不错的技术研发成果。 综合看来，热失控主要包括诱因、发生和蔓延三个过程。热失控诱因主要有两种情况：一是过充、快充、低温充电及老化电池导致的析锂；二是各种原因导致的内短路。在热失控诱因阶段做好产品设计、测试、检测，将有效降低电池在全生命周期发生安全风险的系数。从材料体系、系统设计角度进行单体电池热安全设计，最后再借助热失控蔓延的设计和监测，方能筑好电动汽车安全这道墙。 来源：电池中国