1.安全性演化機理
電池系統(tǒng)任何部件的老化都可能帶來安全事故的觸發(fā),電池本身的安全性演化主要表現(xiàn)為內(nèi)短路的發(fā)展。電池內(nèi)部的金屬枝晶生長是造成內(nèi)短路的主要原因之一。值得一提的是,老化電池的能量密度降低,熱失控造成的危害可能會降低;另一方面老化電池更容易發(fā)生熱失控。
2. 熱失控機理
經(jīng)過演變過程,電池事故將會進入“觸發(fā)”階段。一般在這之后,電池內(nèi)部的能量將會在瞬間集中釋放造成熱失控,引發(fā)冒煙、起火與爆炸等現(xiàn)象。當(dāng)然電池安全事故中,也可能不發(fā)生熱失控,熱失控后的電池不一定會同時發(fā)生冒煙、起火與爆炸,也可能都不發(fā)生,這取決于電池材料發(fā)生熱失控的機理。
3.防范熱失控擴展與電池系統(tǒng)設(shè)計的矛盾
措施:
1)防止火焰的發(fā)生。設(shè)計閥體的噴射方向引導(dǎo)火焰的生成方向;加入滅火劑;保證密封性。
2)考慮高溫氣體擴散對電池系統(tǒng)其他部件的影響,及時排出高溫氣體。
3)適當(dāng)阻隔電池之間的傳熱路徑,如在單體電池之間設(shè)置隔熱層。
4)增強電池系統(tǒng)內(nèi)部的散熱;將故障電池周圍的電池進行放電;在電池之間填充相變材料吸收熱量等方法來抑制熱失控的擴展。
矛盾:
防范熱失控擴展的設(shè)計與電池系統(tǒng)的其他功能設(shè)計存在一定的矛盾,如加劇內(nèi)部溫度不均、降低比能量、增加成本等。協(xié)調(diào)此矛盾是電池系統(tǒng)安全性設(shè)計的重要議題之一