動力電池熱失控的預防

最近對2017年上公告的車型進行了初步的統計，發現在乘用車應用中採用三元體系的電池比例顯著上升，NCM電芯佔了七成以上，其餘主要是LFP。這種變化從中汽研的報告關於電池能量密度變化趨勢的報告中也有所體現。報告中顯示2017年國內電芯平均能量密度達到170wh/kg，較以往上升5wh/kg；而PACK平均能量密度達到了117wh/kg，較以往上升11wh/kg。 而另一方面目前90%車型的電池組系統依然採用的是自然冷卻方案，剩下不到10%的車型中風冷和水冷各佔一半。可見大多數企業並沒有因為採用了更高能量密度的電芯而同步提升電池組系統的熱管理能力。

A.那麼高能量密度的電池組系統是否有必要增強熱管理能力呢？

B.熱管理裝置能有效緩解熱失控風險么？

所以本文主要想討論一下動力電池熱失控的預防和處理。

1.熱失控的觸發模式

首先能觸發熱失控的場景很多。電池組系統的碰撞、擠壓、穿刺、短路、過充、過溫都有可能引發熱失控。但總的來說可以將觸發條件歸納為三大類：

· 機械觸發

· 電觸發

· 熱觸發

因此動力電池系統在設計中需要有合理的機械防護設計減少機械觸發的風險，通過BMS減少電觸發的風險，那麼有良好的熱管理設計則能減少熱觸發的風險。所以分析到這裡首先可以回答上面提到的問題B。接下去再看看能不能找到問題A的答案。

2.影響嚴重性的因素

電池組系統中一旦某節電芯觸發了熱失控，則該節電芯將迅速升溫並影響周圍的電芯。這種熱擴散可以通過電池殼體、Busbar傳遞熱量，甚至可能是起火的火焰炙烤周邊的電芯，最終引起更多的電芯熱失控。而單個電芯熱失控的嚴重程度主要和三個因素有關：

· 電芯設計

· SOC狀態

· 能量密度

所以目前視乎問題A也找到了答案。那麼就目前的技術方案來看哪一種熱管理方案能更好的減少熱失控后的危害呢？

3.熱擴散的預防

熱擴散的預防可以分為兩個方面：

· 對熱失控的有效監測

· 對熱擴散的有效控制

回到最初的問題，個人認為隨著電池系統能量密度的攀升，熱管理技術也需要同步跟進，從而有效降低熱失控的風險和熱擴散的影響。

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