电池热失控防控技术探索：车企新国标测试下的应对策略

详细案例分析

案例背景

近年来，随着电动汽车产业的快速发展，电池安全问题日益凸显。电池热失控作为导致电动汽车起火、爆炸的主要原因之一，严重威胁着乘客的生命安全和社会的稳定。为了应对这一问题，国家出台了一系列新的标准和要求，强制要求车企进行新国标测试，确保电池在极端条件下不发生热失控。

问题分析

1. 热失控成因：
   • 内部因素：电池设计与制造过程中存在的缺陷，如材料选择不当、结构设计不合理等，都可能导致电池在充放电过程中产生异常热量，进而引发热失控。
   • 外部因素：电池在使用过程中可能遭受外部短路、挤压、高温等不良环境的影响，这些因素也可能诱发电池热失控。
2. 热失控过程：
   • 初始阶段：电芯内部产生初始能量热扰动，引起热扰动的能量来源包括电芯内部正常的锂离子充放电化学反应、内部非正常化学反应等。
   • 发展阶段：当电芯散逸的热量+反应消耗的热量<电芯获得的热量时，电芯产生温升ΔT，导致电池性能下降。
   • 热失控阶段：当热量积累到一定程度时，电池内部发生剧烈反应，释放大量能量和有毒有害物质，导致起火、爆炸等安全事故。

     解决方案

     为了应对电池热失控问题，车企在新国标测试下采取了一系列有效的防控措施和技术手段：

3. 提升电池材料质量：
   • 选择高品质的电极材料、隔膜和电解液，确保电池的性能和安全性。
   • 通过掺杂、组分及烧结工艺研究，提高材料的热稳定性和化学稳定性。
4. 优化电池结构设计：
   • 合理设计电池内部结构，避免局部过热和应力集中。
   • 采用防爆阀、CID、VENT等安全设计，控制电芯能量释放方向性和及时性。
5. 加强电池管理系统：
   • 通过电池管理系统对电池进行智能管理，如控制充电电流、避免过充过放等，降低热失控的风险。
   • 实时监测电池温度、电压等参数，及时发现并处理异常情况。
6. 采用高效的散热系统：
   • 采用散热片、风扇等高效的散热系统，将电池产生的热量及时散发出去，降低电池温度。
   • 开发液冷、风冷、相变材料等先进的热交换技术，提高电池的热管理效率。
7. 加强安全防护措施：
   • 在电池设计中采用防火防爆材料和结构，提高电池的安全性。
   • 使用热失控抑制材料，如阻燃剂、相变材料等，在电池发生热失控时抑制链式反应，降低火灾风险。

     实施过程

     车企在实施上述防控措施时，按照以下步骤进行：

8. 技术研发：投入大量资源进行电池材料、结构设计、热管理等方面的技术研发，不断提升电池的安全性能。
9. 测试验证：在实验室环境下对电池进行各种极端条件下的测试验证，确保电池在各种条件下都能保持安全稳定。
10. 量产应用：将经过测试验证的电池应用到实际生产中，并加强生产过程中的质量控制和安全管理。
11. 持续优化：根据实际应用情况，不断收集数据并进行分析，对电池进行持续优化和改进。

    效果评估

    通过实施上述防控措施和技术手段，车企在新国标测试下取得了显著成效：

    

12. 电池安全性显著提升：电池在极端条件下的热失控风险大大降低，起火、爆炸等安全事故得到有效遏制。
13. 电池性能稳定可靠：电池的容量、内阻等性能参数保持稳定，没有出现明显的衰减现象。
14. 用户体验得到提升：用户对电动汽车的安全性和可靠性更加信任，购买和使用电动汽车的意愿得到增强。

    经验总结

    从本次案例研究中，我们可以得出以下经验总结：

15. 技术创新是关键：通过不断的技术创新，提升电池材料和结构设计的安全性能，是防控电池热失控的有效途径。
16. 严格测试验证：在实验室环境下对电池进行各种极端条件下的测试验证，确保电池在各种条件下都能保持安全稳定。
17. 加强安全管理：在生产、使用和存储过程中加强安全管理，及时发现并处理异常情况，是确保电池安全的重要手段。
18. 持续优化改进：根据实际应用情况，不断收集数据并进行分析，对电池进行持续优化和改进，确保电池的安全性能始终保持领先地位。

    Q&A（常见问答）

    Q1：电池热失控的主要原因是什么？ A1：电池热失控的主要原因包括内部因素和外部因素。内部因素如电池设计与制造过程中存在的缺陷、材料选择不当等；外部因素如电池在使用过程中遭受外部短路、挤压、高温等不良环境的影响。 Q2：如何避免电池热失控？ A2：避免电池热失控需要从多个方面入手，包括提升电池材料质量、优化电池结构设计、加强电池管理系统、采用高效的散热系统以及加强安全防护措施等。 Q3：车企在新国标测试下取得了哪些成效？ A3：车企在新国标测试下取得了显著成效，包括电池安全性显著提升、电池性能稳定可靠以及用户体验得到提升等。这些成效的取得离不开技术创新、严格测试验证、加强安全管理以及持续优化改进等方面的努力。