爆炸是動力電池係統較為(wei) 常見的危害表現,造成的影響,也更為(wei) 嚴(yan) 重,不但會(hui) 造成財產(chan) 損失和環境破壞,甚至會(hui) 造成人身傷(shang) 害或生命危險。

動力電池發生燃燒的可能原因有哪些?
導致動力電池係統發生燃燒或爆炸的可能原因有:
一動力電池(電芯)的放熱副反應導致熱失控,引燃電解液和其他可燃物質;
動力電池係統的高壓回路中局部連接抗阻抗過大,有大電流流過時倒至溫度上升達到著火點溫度,引燃動力電池係統內(nei) 部的可燃物質;
動力電池係統外部發生燃燒,導致動力電池係統內(nei) 部溫度持續上升,達到著火點溫度,引燃內(nei) 部的可燃物質。
針對電動汽車的使用的情況分析,*種情況的發生概率較高,危險係數也較高,電芯的放熱副反應導致熱失控是動力電池係統發生燃燒或爆炸的主要原因。
鋰離子電池內(nei) 部主要放熱反應有:
ESI膜的分解,溫度範圍是90~120℃;
負極與(yu) 電解液的反應,溫度達到120℃以上;
電解液分解,溫度大概在200℃左右;
正極與(yu) 電解液的反應,伴隨正極分解析出氧氣,溫度範圍在180~500℃;
負極與(yu) 粘結劑的反應,大概在240度以上。
電芯熱失控(燃燒、爆炸)的根本原因是電芯內(nei) 部的放熱副反應導致熱量累積,電芯對外熱交換的速率小於(yu) 熱量積累速率,溫度持續升高,直接達到著火點溫度,引起燃燒和爆炸。
電芯內(nei) 部的熱過程遵循能量守恒:Qp = Qe + Qa
公式中Qp為(wei) 電芯內(nei) 部各種負反應所產(chan) 生的熱量,Qe為(wei) 電芯與(yu) 環境交換的熱量,也就是散熱,Qa是電信自己吸收的熱量及熱積累。如果Qe≥Qp則Qa為(wei) 為(wei) 負值或零,電芯內(nei) 部溫度不會(hui) 上升,不會(hui) 產(chan) 生熱失控;如果Qe<Qpq為(wei) ,電芯內(nei) 部溫度會(hui) 持續上升,直至達到熱失控溫度200~300℃。
從(cong) 上麵的分析可以看出,如果不能阻斷電芯內(nei) 部的放熱副反應,電信內(nei) 部的溫度就會(hui) 一直上升,直至發生熱失控事件,要降低事故發生的風險,可采取的措施有:
采取保護措施,降低外部突發因素發生概率(比如過充、過放、過熱、短路、擠壓、穿刺等);
阻斷放熱副反應的正反饋過程,如在PACK模組在采用邦定保險絲(si) 工藝,或在正負極材料與(yu) 集流體(ti) 之間增加PTC材料;
降低放熱副反應所產(chan) 生的熱量,如選擇磷酸鐵鋰正極材料,改變電解液的有機溶劑成分等;
提高著火點溫度,如在電解液中添加阻燃材料,選用陶瓷隔膜等;
提高散熱能力,避免熱積累,如力朗電池采用的液冷設計方案,也有個(ge) 別方案將整個(ge) 電池,浸在冷卻液中。
以上,所總結的熱失控機理與(yu) 防範措施,在電池全係電池設計、製造中都有實踐,但是針對實際中不同材料體(ti) 係會(hui) 有不同化學特性,其電芯熱失控機理存在不同,不同的係統設計也會(hui) 導致係統級的危險和解決(jue) 措施各不相同。