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深度解读电动汽车动力电池安全性

放大字体 缩小字体 发布日期:2016-10-08 14:00:01   来源:新能源汽车网  编辑:全球新能源汽车网  浏览次数:636


  那电池的安全性解决不掉了?电池还能不能用了?

  我们看看什么是安全性?电池安全性是什么呢?在意义里面有一个词,叫abuse,滥用热失控,还有电的短路等等,还有热的热冲击等等,大概基本上是这几个,为什么是滥用呢?因为电池在实际应用过程当中是谁也不会烧的,谁也不会拿针扎的是非正常的使用。我们现在电池的检测是滥用安全性检测,所以滥用安全性检测安全不安全,跟实际情况没有关系,这就是造成这些安全性的标准没有用的一个重要的原因。那么还有一个我们叫fieldfailure现场安全性,这么多年我研究觉得别扭,有一天课题组的老师说就想起来叫自引发热失控,现在有很多人都开始叫随机的,都不知道什么时候发生。

详解:动力电池安全性的几个问题

  我们看看这两个都有什么特点呢?第一个特点就是滥用热失控和滥用安全性是可以预测的,一针扎下去肯定要着火,这对每个电池是适用的,而且通过测试评估的,你扎下去着火就是不通过,扎下去冒烟就是叫冒烟,所以是可以控制的,通过保护措施进行改善,你说扎一下可以着火,如果防护一下就扎不到了,对于这种自引发的热失控就比较难了,不可预测的,这一点是非常讨厌的,那么是一个随机的小概率事故,是统计学的概念,特斯拉刚刚开始做的时候根本没有着火,现在起来以后肯定要着火,肯定会着火的,所以是概率事故,而且无法通过测试来评估,就目前的技术,将来可能是可以这是测验工作者的责任,目前的技术是不可能通过测试来评估的。

  发生的很突然,而且措施也不可以避免,这个是自引发热失控的特点,我们今天看到车为什么会着火?这个就是主要的原因。其实我们就会发现,严格的安全性测试方法和今天依然会发生安全性事故之间,是没有任何的关系,这是一个非常讨厌的事情,我们做任何事情有严格的逻辑关系就可以找到这个科学规律,去克服,然后去控制它,这个就是没有关系又怎么办呢?这是要解决的,我们要去找关系。所以现实情况就是发生安全性事故的锂电池,之前都通过安全性认证的,对于笔记本电脑的18650电池来说,目前是几百万分之一,或者是千万分之一的概率,而且发生的原因是基本上不可预测的造成,导致的原因很多,但是基本上是内短路造成的,而且这种内短路是不可消除的,这些电池在制造出厂的时候都是合格的,都是一个好的合格的电池,会发生燃烧事故,所以我们说目前滥用安全性标准的测试机构,发生或者不发生安全性事故之间没有严格的逻辑关系,这个是最难的地方。

详解:动力电池安全性的几个问题

  我们来看看举个例子,为什么会发生?比如说一个现象,我们都知道锂电池在放电的过程有极片的膨胀收缩,比如说200-300次以后产生收缩效应,厚的隔膜一般是PC或者是PE的,会把隔膜挤破,看右下角的这个图。

  这个笔记本电脑,左上角的笔记本电脑着火后来大家判定就是这个原因,因为大家充电脑160次会产生这种概率,但是不是所有的都有这样的情况,这个是概率情况,是百万分之一,千万分之一概率的发生,刚刚讲了一个,实际还有很多的原因。

  这个图是UL总结出来的,一个是这次的NOTE7,我查了所有的报道初步判断,它是析锂造成的,包括美国的两起事故,因为有一个快充的功能,还有就是正负极匹配的问题,还有一些电池做过测试,振动过程当中边缘碰撞的问题非常多,这些问题一般是两大类。一类是制造水平,另外是工艺水平,所以说有一些早期的投资据说500万做锂电池厂的那些,经常会发现电池着火,所以跟制造水平的关系是非常巨大的。

  我们来看看内短路,大家说内短路是不是可以用外短路模拟啊?外短路不燃烧爆炸内短路是完全不一样的,内短路的问题更严重的多,对于外短路来说,这个电池是均匀的受热,右边的图大家知道,内短路是局部高温受热,这个局部高温的受热从我们的角度来看,有一些时候对安全性比外短路要好,为什么?局部短路的那一点,跟焊接的地方烧掉就没有事儿了,烧不掉就着火了,所以说是不一样的。外短路模拟内短路是不可以的,所以我们来总结一下。

  我们来看这个热失控内短路与安全性的研究,第一个内短路的测试评估目前是研发的非常前沿,我能不能把内短路测试出来?第一个我取样,因为是一个小概率事件,我记得2009年的时候我在学校做实验,找2000个电池过来,2年的实验都没有内短路,另外一个假设这个概率是有的,那你能不能测试出来?有一些什么特征?如果我们能找到特征是不是我们就可以往前迈一步?所以我们讲内短路的测试评估是一个安全性研究重要的方面。发生在热失控之前是否有一个测试?我们做了很多的工作,发了很多的文章和专利,专利已经公开了大家感兴趣可以去搜索。

  还有的就是能否评估电池发生内短路的风险?什么意思呢?现在很多大的汽车公司和手机公司拿着电池来找我,要做评估。假如说我有4家的电池,到底哪一家风险最大?哪一家风险最小?这个是很重要的,就是怎么样评估呢?评估的东西有没有科学依据?

  如果能评估就可以在制造和设计上尽量地规范,这个也是推论的,也没有科学依据,制造瑕疵怎么来评估和规避?如何应用?这些都是目前锂电研究的深水区,全世界可能也就是一两个科学家在做,大家感兴趣可以看一看。

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关键词: 特斯拉 安全性 电池


 
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