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锂动力电池内外短路,将触发热失控

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锂动力电池内外短路,将触发热失控 

(1)内部短路

       内部短路即锂动力电池内部的正负极直接接触,当然接触的程度不同,引发的后续反应也差别很大。引起锂动力电池内部短路主要因素有:

       1)隔膜表面导电粉尘、正负极错位、极片毛刺和电解液分布不均等工艺因素。

       2)材料中金属杂质。

       3)低温充电、大电流充电、负极性能衰减过快导致负极表面析锂,振动或碰撞等。

       4)由机械和热量滥用引起的大规模内部短路。

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       锂动力电池的内部短路若是源于制造过程中的缺陷,这种内短路是缓慢发生的,需要几天甚至几个月才会发展成为自发的内部短路,长时间孕育过程中的机制相当复杂,时间非常长,而且不知道它什么时候会出现热失控。锂动力电池自行发展的内部短路,程度比较轻微,它产生的热量很少,不会立即触发TR(热失控温度TR)。

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       锂动力电池的内部短路若是源于机械和热量滥用,则内部短路将直接触发TR,能量释放速率,随着隔膜断裂的程度以及从内部短路到TR的时间长短而变化。

       要解决锂动力电池内短路问题,首先提高制造工艺,减少锂动力电池制造中的杂质,在成组时优化选择锂动力电池及锂动力电池单体容量;对锂动力电池的内短路进行安全预测,在没有发生热失控之前,要找到有内短路的锂动力电池单体。这意味着必须要找到锂动力电池单体的特征参数,这可从一致性着手。若锂动力电池单体不一致,其内阻就一定不一致,只要找到中间有变异的锂动力电池单体,就可以将其辨别出来。具体而言,正常的一个锂动力电池的等效电路和发生了微短路的等效电路,方程的形式实际上是一样的,只不过正常锂动力电池单体与微短路的锂动力电池单体的参数不一样。可以针对这些参数来进行研究,看其在内短路变化中的一些特征。

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       锂动力电池内部短路的特征之一就是内短路的锂动力电池单体的端电势低,其内阻跟其他正常的锂动力电池单体有差异。在测出每个锂动力电池单体的电压、电流后,利用这些数据可把每个锂动力电池单体的内阻预估出来。再把锂动力电池单体的参数全部预估出来后,根据参数的变化,便可以判断其一致性是否发生了显著性变化。

(2)外部短路

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       锂动力电池的外部短路可能源于汽车碰撞引起的变形,浸水,导体污染或维护期间的电击等。从锂动力电池的外部短路到热失控,中间的重要环节是温度过高。当外部短路产生的热量无法很好的散去时,锂动力电池温度才会上升,高温触发热失控。因此,切断短路电流或者散去多余热量都是抑制外短路产生进一步危害的方法。

       在实际车辆运行中,发生外部短路的概率很低,因整车系统装配有熔断器和锂动力电池管理系统BMS,锂动力电池能承受短时间的大电流冲击。在极限情况下,短路点越过整车熔断器,同时BMS失效,较长时间的外部短路一般会导致电路中的连接薄弱点烧毁,很少导致锂动力电池发生热失控事件。

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