鋰動力電池內(nèi)外短路,將觸發(fā)熱失控
(1)內(nèi)部短路
內(nèi)部短路即鋰動力電池內(nèi)部的正負極直接接觸,當然接觸的程度不同,引發(fā)的后續(xù)反應(yīng)也差別很大。引起鋰動力電池內(nèi)部短路主要因素有:
1)隔膜表面導電粉塵、正負極錯位、極片毛刺和電解液分布不均等工藝因素。
2)材料中金屬雜質(zhì)。
3)低溫充電、大電流充電、負極性能衰減過快導致負極表面析鋰,振動或碰撞等。
4)由機械和熱量濫用引起的大規(guī)模內(nèi)部短路。

鋰動力電池的內(nèi)部短路若是源于制造過程中的缺陷,這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的,需要幾天甚至幾個月才會發(fā)展成為自發(fā)的內(nèi)部短路,長時間孕育過程中的機制相當復雜,時間非常長,而且不知道它什么時候會出現(xiàn)熱失控。鋰動力電池自行發(fā)展的內(nèi)部短路,程度比較輕微,它產(chǎn)生的熱量很少,不會立即觸發(fā)TR(熱失控溫度TR)。

鋰動力電池的內(nèi)部短路若是源于機械和熱量濫用,則內(nèi)部短路將直接觸發(fā)TR,能量釋放速率,隨著隔膜斷裂的程度以及從內(nèi)部短路到TR的時間長短而變化。
要解決鋰動力電池內(nèi)短路問題,首先提高制造工藝,減少鋰動力電池制造中的雜質(zhì),在成組時優(yōu)化選擇鋰動力電池及鋰動力電池單體容量;對鋰動力電池的內(nèi)短路進行安全預(yù)測,在沒有發(fā)生熱失控之前,要找到有內(nèi)短路的鋰動力電池單體。這意味著必須要找到鋰動力電池單體的特征參數(shù),這可從一致性著手。若鋰動力電池單體不一致,其內(nèi)阻就一定不一致,只要找到中間有變異的鋰動力電池單體,就可以將其辨別出來。具體而言,正常的一個鋰動力電池的等效電路和發(fā)生了微短路的等效電路,方程的形式實際上是一樣的,只不過正常鋰動力電池單體與微短路的鋰動力電池單體的參數(shù)不一樣??梢葬槍@些參數(shù)來進行研究,看其在內(nèi)短路變化中的一些特征。

鋰動力電池內(nèi)部短路的特征之一就是內(nèi)短路的鋰動力電池單體的端電勢低,其內(nèi)阻跟其他正常的鋰動力電池單體有差異。在測出每個鋰動力電池單體的電壓、電流后,利用這些數(shù)據(jù)可把每個鋰動力電池單體的內(nèi)阻預(yù)估出來。再把鋰動力電池單體的參數(shù)全部預(yù)估出來后,根據(jù)參數(shù)的變化,便可以判斷其一致性是否發(fā)生了顯著性變化。
(2)外部短路

鋰動力電池的外部短路可能源于汽車碰撞引起的變形,浸水,導體污染或維護期間的電擊等。從鋰動力電池的外部短路到熱失控,中間的重要環(huán)節(jié)是溫度過高。當外部短路產(chǎn)生的熱量無法很好的散去時,鋰動力電池溫度才會上升,高溫觸發(fā)熱失控。因此,切斷短路電流或者散去多余熱量都是抑制外短路產(chǎn)生進一步危害的方法。
在實際車輛運行中,發(fā)生外部短路的概率很低,因整車系統(tǒng)裝配有熔斷器和鋰動力電池管理系統(tǒng)BMS,鋰動力電池能承受短時間的大電流沖擊。在極限情況下,短路點越過整車熔斷器,同時BMS失效,較長時間的外部短路一般會導致電路中的連接薄弱點燒毀,很少導致鋰動力電池發(fā)生熱失控事件。
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