磷酸铁锂电池热失控主要原因有哪些?

作者来源:美世乐       发布时间: 2021-11-30
导读:磷酸铁锂电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率,在锂离子电池的内部积攒了大量的热量,从而引起了连锁反应,导致电池起火和爆炸。

磷酸铁锂电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率,在锂离子电池的内部积攒了大量的热量,从而引起了连锁反应,导致电池起火和爆炸。

(1)过热触发热失控

导致动力磷酸铁锂电池过热的原因来自于电池的选型和热设计的不合理,或者外短路导致电池的温度升高、电缆的接头松动等,应该从电池设计和电池管理两个方面来解决。从电池材料设计角度,可以开发来防止热失控的材料,阻断热失控的反应;从电池管理角度,可以预测不同的温度范围,来定义不同的安全等级,从而进行分级报警。

(2)过充电触发热失控

过充电触发的热失控是指磷酸铁锂电池管理系统本身对过充电的电路安全功能缺失,导致电池的BMS已经失控却还在充电导致的。针对这类过充电的原因,解决办法首先是查找充电机的故障,这可以通过充电机的完全冗余来解决;其次是看电池管理合不合理,比如说没有监控每一节电池的电压。

(3)内短路触发热失控

电池制造杂质、金属颗粒、充放电膨胀的收缩、析锂等都有可能造成内短路。这种内短路是缓慢发生的,时间非常长,而且不知道它什么时候会出现热失控。若进行试验,无法重复验证。目前全世界专家还没有找到能够重复由杂质引起的内短路的过程,都在研究当中。

要解决内短路问题,首先要找到产品品质好的电池厂商,选择磷酸铁锂电池及电池单体容量;其次对内短路进行安全预测,在没有发生热失控之前,要找到有内短路的单体。

(4)机械触发热失控

碰撞是典型的机械触发热失控的一种方式。如果在实验室进行碰撞的一个仿真,最接近的是针刺。通过对三元锂电池和磷酸铁锂电池进行针刺试验,研究热失控过程,发现磷酸铁锂电池在这个热失控过程中没有三元锂电池放热表现的那么剧烈。实验表明,不同的材料在针刺的时候会有不同的反应,磷酸铁锂相对安全。解决碰撞触发热失控的办法就是做好电池的安全保护设计。

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