欧阳明高：解决动力电池热失控需要三板斧

5月6日至7日，由清华大学主办的首届全国锂离子电池安全技术研讨会在北京举行。本次会议重点讨论了动力电池的热失控问题（主要是高温热失控），讨论了影响电池安全的各种因素，以及进一步提高锂离子电池安全性的技术手段和措施。会上，清华大学欧阳明的高教授分析了动力电池热失控的三个原因，并提出了一些解决方案和建议。

热诱导

一般来说，所谓的热诱导是外部高温环境，包括外部火灾、电池散热不良等。在外部高温下，由于锂离子电池的结构特征，SEI膜和电解质会分解，电解质的分解产物也会与正极和负极发生反应，电池隔膜会熔化分解，由于各种反应产生大量热量。隔膜的熔化导致内部短路，电能的释放增加了热量的产生。这种累积且相互增强的破坏作用将导致电池单元的防爆膜破裂、电解液喷出以及燃烧和火灾的发生。

实验数据表明，当电池单体温度达到135℃时，隔膜开始熔化，电压下降。电池电压在150℃时迅速下降；当温度高达245℃时，隔膜完全塌陷，电池就会起火。

在这方面，制造商可以从电池设计和BMS电池管理系统两个方面来解决。从电池设计的角度来看，可以开发防止热失控和阻断热失控反应的材料；

从电池管理的角度来看，可以预测不同的温度范围，以定义不同的安全级别，从而进行分类报警。

目前，市场上电动汽车的动力电池都包含热管理系统，并采用风冷或水冷方案为电池散热。对于用户来说，有必要从使用习惯中消除热激励，例如避免阳光直射车辆、不在车内放置易燃材料等，同时始终保留车载灭火器，以消除自燃因素。此外，请始终注意仪表板或中央控制面板上的电池温度信息。一般来说，电池的工作温度在40℃到50℃之间，高于或低于这个温度范围都不利于电池的使用。

电化学诱导

电池制造中的杂质、金属颗粒、充放电膨胀收缩、析锂等都可能导致内部短路。这种内部短路发生得很慢，持续时间很长，不知道什么时候会失控。如果进行测试，则不能重复验证。目前，世界各地的专家还没有发现一种可以重复杂质引起的内部短路的工艺，他们都在研究。

要解决这个问题，首先要改进制造工艺，减少电池制造中的杂质。需要选择产品质量好的电池制造商，然后对内部短路进行安全预测，并在热失控发生之前找到内部短路的单体。这意味着必须找到单体的特征参数，并且可以首先开始稠度。电池不一致，内阻也不一致。只要找到中间有变化的单体，就可以确定。具体来说，普通电池的等效电路和具有微短路的等效电路实际上是相同的形式，但普通单体和微短路单体的参数发生了变化。可以对这些参数进行研究，以了解内部短路变化的一些特征。

在充满电的电池的负极中嵌入了大量的锂离子。过充电后，锂沉淀在负极片上，出现针状的锂金属晶体，刺穿隔膜，导致短路。在BMS电池管理系统中，总是有一种过充电保护策略。当系统检测到电池电压达到阈值时，它将关闭充电回路以保护电池。尽管在出厂前，制造商会对BMS进行一些性能测试，但为了防止事故的发生，仍然不建议用户对电动汽车进行长时间充电，并选择定期充电设备来消除过度充电的隐患。

机械和电气诱导

碰撞是机械触发热失控的典型方式，即汽车碰撞事故造成的电池损坏。当电池损坏时，还会产生内部短路，并导致热失控。然而，这种短路与电化学诱导引起的短路不同，机械损伤通常是瞬间发生的。与现实生活中的突发事故相对应，强烈的撞击、侧翻和挤压都会在短时间内导致电池的机械损坏。

解决碰撞（机械）引起的热失控的方法是做好电池的结构安全防护设计。为此，高欧阳明教授给出了四条设计路线：

1.装配结构设计：采用塑料框架支撑，钢带预紧，高强度骨架的装配结构；

可靠性设计：采用电池组隔振连接器，减少振动和磨损；弹性浮板保证了连接的可靠性；IP67防尘设计；

3防撞轻量化设计：防撞CAE结构优化；

满足强度要求的电池模块重量轻，方壳系统的质量群效率>：90%

4电池组定位锁定技术：采用限位自锁和单锁机构，精确定位锁定电池组。

与会专家认为，电动汽车电池应满足性能和安全相关要求，安全测试验证应满足热测试的安全要求（高温危害、热稳定性、无热管理循环、热冲击循环和被动传播阻力），电气试验（短路、过充电和过放电）和机械试验（冲击、跌落、刺穿、翻滚、浸入和压碎）。然而，这并不意味着动力电池公司可以坐视不管。安全是永无止境的，提高电动汽车的安全性需要国家、科研机构和动力电池全产业链的共同努力。

在燃油车100多年的发展历史中，事故频发，挫折是一切的规律。因此，对于各类事故，电动汽车产业链不应停滞不前，而应审视和改进自身存在的问题和不足。同时，我们也应该意识到，消费者对安全的要求是无穷无尽的，安全应该是满足所有功能的首要条件。5月6日至7日，由清华大学主办的首届全国锂离子电池安全技术研讨会在北京举行。本次会议重点讨论了动力电池的热失控问题（主要是高温热失控），讨论了影响电池安全的各种因素，以及进一步提高锂离子电池安全性的技术手段和措施。会上，清华大学欧阳明的高教授分析了动力电池热失控的三个原因，并提出了一些解决方案和建议。

热诱导

一般来说，所谓的热诱导是外部高温环境，包括外部火灾、电池散热不良等。在外部高温下，由于锂离子电池的结构特征，SEI膜和电解质会分解，电解质的分解产物也会与正极和负极发生反应，电池隔膜会熔化分解，由于各种反应产生大量热量。隔膜的熔化导致内部短路，电能的释放增加了热量的产生。这种累积且相互增强的破坏作用将导致电池单元的防爆膜破裂、电解液喷出以及燃烧和火灾的发生。

实验数据表明，当电池单体温度达到135℃时，隔膜开始熔化，电压下降。电池电压在150℃时迅速下降；当温度高达245℃时，隔膜完全塌陷，电池就会起火。

在这方面，制造商可以从电池设计和BMS电池管理系统两个方面来解决。从电池设计的角度来看，可以开发防止热失控和阻断热失控反应的材料；

从电池管理的角度来看，可以预测不同的温度范围，以定义不同的安全级别，从而进行分类报警。

目前，市场上电动汽车的动力电池都包含热管理系统，并采用风冷或水冷方案为电池散热。对于用户来说，有必要从使用习惯中消除热激励，例如避免阳光直射车辆、不在车内放置易燃材料等，同时始终保留车载灭火器，以消除自燃因素。此外，请始终注意仪表板或中央控制面板上的电池温度信息。一般来说，电池的工作温度在40℃到50℃之间，高于或低于这个温度范围都不利于电池的使用。

电化学诱导

电池制造中的杂质、金属颗粒、充放电膨胀收缩、析锂等都可能导致内部短路。这种内部短路发生得很慢，持续时间很长，不知道什么时候会失控。如果进行测试，则不能重复验证。目前，世界各地的专家还没有发现一种可以重复杂质引起的内部短路的工艺，他们都在研究。

要解决这个问题，首先要改进制造工艺，减少电池制造中的杂质。需要选择产品质量好的电池制造商，然后对内部短路进行安全预测，并在热失控发生之前找到内部短路的单体。这意味着必须找到单体的特征参数，并且可以首先开始稠度。电池不一致，内阻也不一致。只要找到中间有变化的单体，就可以确定。具体来说，普通电池的等效电路和具有微短路的等效电路实际上是相同的形式，但普通单体和微短路单体的参数发生了变化。可以对这些参数进行研究，以了解内部短路变化的一些特征。

在充满电的电池的负极中嵌入了大量的锂离子。过充电后，锂沉淀在负极片上，出现针状的锂金属晶体，刺穿隔膜，导致短路。在BMS电池管理系统中，总是有一种过充电保护策略。当系统检测到电池电压达到阈值时，它将关闭充电回路以保护电池。尽管在出厂前，制造商会对BMS进行一些性能测试，但为了防止事故的发生，仍然不建议用户对电动汽车进行长时间充电，并选择定期充电设备来消除过度充电的隐患。

机械和电气诱导

碰撞是机械触发热失控的典型方式，即汽车碰撞事故造成的电池损坏。当电池损坏时，还会产生内部短路，并导致热失控。然而，这种短路与电化学诱导引起的短路不同，机械损伤通常是瞬间发生的。与现实生活中的突发事故相对应，强烈的撞击、侧翻和挤压都会在短时间内导致电池的机械损坏。

解决碰撞（机械）引起的热失控的方法是做好电池的结构安全防护设计。为此，高欧阳明教授给出了四条设计路线：

1.装配结构设计：采用塑料框架支撑，钢带预紧，高强度骨架的装配结构；

可靠性设计：采用电池组隔振连接器，减少振动和磨损；弹性浮板保证了连接的可靠性；IP67防尘设计；

3防撞轻量化设计：防撞CAE结构优化；

满足强度要求的电池模块重量轻，方壳系统的质量群效率>：90%

4电池组定位锁定技术：采用限位自锁和单锁机构，精确定位锁定电池组。

与会专家认为，电动汽车电池应满足性能和安全相关要求，安全测试验证应满足热测试的安全要求（高温危害、热稳定性、无热管理循环、热冲击循环和被动传播阻力），电气试验（短路、过充电和过放电）和机械试验（冲击、跌落、刺穿、翻滚、浸入和压碎）。然而，这并不意味着动力电池公司可以坐视不管。安全是永无止境的，提高电动汽车的安全性需要国家、科研机构和动力电池全产业链的共同努力。

在燃油车100多年的发展历史中，事故频发，挫折是一切的规律。因此，对于各类事故，电动汽车产业链不应停滞不前，而应审视和改进自身存在的问题和不足。同时，我们也应该意识到，消费者对安全的要求是无穷无尽的，安全应该是满足所有功能的首要条件。

标签：北京

汽车资讯热门资讯