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過充電和過放電：?長(zhǎng)時(shí)間充電電流過大或電壓過高，?或動(dòng)力電池長(zhǎng)時(shí)間處于過度放電狀態(tài)，?都會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力過大，?進(jìn)而引起電池內(nèi)部溫度升高，?最終引發(fā)熱失控。?過負(fù)荷：?電動(dòng)汽車動(dòng)力電池在使用過程中若長(zhǎng)時(shí)間處于過載狀態(tài)下，?也會(huì)造成熱失控。?

鑒于此，針對(duì)鋰離子動(dòng)力電池運(yùn)行工況，設(shè)計(jì)了4種典型老化路徑，對(duì)其進(jìn)行加速壽命測(cè)試，然后通過DSC/ARC等測(cè)試分析了電池熱失控特性的演變規(guī)律，得出了老化機(jī)理與電池熱失控行為變化之間的關(guān)系。

從餅圖中可看出，電池在熱失控過程中產(chǎn)生這些主要?dú)怏w的組分構(gòu)成非常類似，如圖所示 氣體成分主要為二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)、一氧化碳(CO)，其余小部分氣體主要為小分子烴類物質(zhì)(CH4、C2H4等)。我們可以從動(dòng)力鋰電池熱失控時(shí)產(chǎn)生的大量氣體入手，鋰離子電池熱失控的時(shí)候，電池內(nèi)部會(huì)有大量的一氧化碳釋放出來。所以我們可以通過檢測(cè)一氧化碳的濃度來判斷電池熱失控。

從局部短路到大面積短路，電池內(nèi)部溫度快速提升，可高達(dá)800℃以上，引發(fā)電池起火爆炸。由此可見，“溯源電池熱失控發(fā)生的內(nèi)在誘因，厘清各分步反應(yīng)之間的耦聯(lián)關(guān)系，揭示熱失控主導(dǎo)機(jī)制與動(dòng)力學(xué)規(guī)律，前移熱失控預(yù)警時(shí)間窗口”是從根本上解決儲(chǔ)能安全問題的核心。然而，由于電池的密閉結(jié)構(gòu)和內(nèi)部復(fù)雜的反應(yīng)機(jī)制，電池內(nèi)部核心狀態(tài)參量檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性無法保證。

A）正常工作區(qū)與失控發(fā)生區(qū) B）外部溫度升高導(dǎo)致熱失控 C）換熱能力下降導(dǎo)致熱失控 電池熱失控的成因有多種，取決于電池自身的狀態(tài)以及外部因素 內(nèi)部原因：例如：電池內(nèi)部化學(xué)原因?qū)е碌膬?nèi)部短路，電池自身的設(shè)計(jì)缺陷，電池的生產(chǎn)制造缺陷，電池的過充，BMS的軟硬件故障。

因此，僅僅測(cè)量表面溫度，無法準(zhǔn)確判斷電池是否發(fā)生熱失控。Wang等利用紅外熱成像技術(shù)獲得了不同放電速率和放電深度條件下的鋰電池溫度分布，可以很好地觀測(cè)電池的溫度場(chǎng)隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律。Rani等的研究證明了此方法的適用性。基于光纖傳感器監(jiān)測(cè)鋰電池溫度被認(rèn)為是一種精度較高的測(cè)量方案。Alcock等用光纖傳感器和K型熱電偶兩種傳感器測(cè)量電池表面溫度，結(jié)果表明精度從±4.25 ℃提升到+2.13 ℃。

電池熱失控沸騰吸熱機(jī)理磷酸鐵鋰電池在儲(chǔ)能電站中應(yīng)用廣泛，但其熱安全風(fēng)險(xiǎn)威脅電站運(yùn)行。大容量磷酸鐵鋰電池熱失控呈現(xiàn)顯著的三維分布特性，內(nèi)部電解液沸騰極大增加了傳熱過程復(fù)雜性，制約高安全電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為深入理解并量化電解液相變吸熱在熱失控傳熱中的作用，本研究建立了精細(xì)模型，核心創(chuàng)新在于量化表征電解液吸熱相變及其對(duì)后續(xù)傳熱的影響。

此外，在模擬中對(duì)實(shí)際電池單元進(jìn)行真實(shí)物理建模的成本非常高。針對(duì)新能源電池行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，海克斯康工業(yè)軟件旗下Cradle CFD軟件可以進(jìn)行高效的熱失控仿真分析，解決電池中的熱失控的仿真難題。

將電芯放入不同的電池模組，然后將電池組組合成一個(gè)電池包（圖中紅色部分），可以在后處理中觀察在車輛碰撞中該區(qū)域電池的變形以及溫度及電方面的變化情況。那么電芯是否會(huì)發(fā)生局部?jī)?nèi)部短路？是否發(fā)生熱失控？熱失控是否會(huì)從一個(gè)電芯蔓延到其他的電芯？這些也是LS-DYNA持續(xù)的研究方向之一。

*精彩直播預(yù)告 鋰電池作為主要動(dòng)力電源之一已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，因其高能量的特點(diǎn)，預(yù)防電池熱失控進(jìn)行電池熱管理控制一直是被企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內(nèi)工作，而如何有效的預(yù)防鋰電池熱失控進(jìn)行熱管理是企業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

作品名稱：電池系統(tǒng)熱失控多物理場(chǎng)建模及高溫氣體疏導(dǎo)措施研究作者：重慶大學(xué) | 張高陽(yáng)關(guān)鍵詞：電池熱失控機(jī)理，熱失控產(chǎn)氣速率計(jì)算，氣體爆炸極限，電池系統(tǒng)泄壓閥作者說利用Ansys SpaceClaim可以快速對(duì)電池包STP模型進(jìn)行前處理，該軟件的操作流程比較清晰適合初學(xué)者進(jìn)行三維數(shù)模設(shè)計(jì)，并且其共享拓?fù)浜统槿×黧w的功能也十分好用，與Fluent

但如2022年“兩會(huì)”期間，人大代表、長(zhǎng)城汽車總裁王鳳英“推動(dòng)動(dòng)力電池熱失控防護(hù)技術(shù)應(yīng)用”的提案所言，以動(dòng)力電池熱失控防護(hù)為方向，多家車企推出相關(guān)安全技術(shù)，但由于業(yè)內(nèi)認(rèn)識(shí)不足，新技術(shù)推廣應(yīng)用遠(yuǎn)不及預(yù)期。 因此，在標(biāo)準(zhǔn)制定層面，工信部也發(fā)布了2022年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)，明確提出要啟動(dòng)動(dòng)力電池安全標(biāo)準(zhǔn)修訂，提升熱失控預(yù)警和安全防護(hù)水平。

▲圖1.沃爾沃設(shè)計(jì)的電池系統(tǒng) Part 1 熱失控防護(hù)技術(shù)迭代 中國(guó)是最強(qiáng)調(diào)熱失控防護(hù)技術(shù)的國(guó)家，核心還是中國(guó)的企業(yè)特別多，應(yīng)用領(lǐng)域也很分散，所以這個(gè)領(lǐng)域其實(shí)國(guó)內(nèi)是走在世界前列的（燒的多了，自然也就成為一個(gè)顯性問題需要大家來克服）。

Shearing（通訊作者）通過高速攝影裝置對(duì)不同廠家的18650電池上蓋在熱失控中防爆閥的動(dòng)作過程進(jìn)行了拍攝，還原了熱失控中18650電池防爆閥動(dòng)作的全過程。

熱失控觸發(fā)的原因采用絕熱量熱儀（EV-ARC）來進(jìn)行熱失控特性的測(cè)試4. 熱失控擴(kuò)展分析 25 Ah 三元鋰離子電池（具有約0.1kWh的電能）熱失控時(shí)釋放出的能量約為630kJ，相當(dāng)于0.15 kg TNT當(dāng)量。而60 kWh 純電動(dòng)車的動(dòng)力電池系統(tǒng)而言，則相當(dāng)于釋放出 90 kg TNT當(dāng)量的能量。