新能源汽车动力电池组热失控预警与阻燃技术探讨

原标题:新能源汽车动力电池组热失控预警与阻燃技术探讨

7月10-11日,由中国汽车工业协会与国际自动机工程师学会联合主办的首届中国国际电动汽车安全技术创新大会在河北保定召开,大会邀请国内外电动汽车领域众多知名机构的领袖人物出席,从整车、动力电池、BMS和其它零部件等多方面探讨电动汽车安全技术创新,凝聚全球产业链之力共谋电动汽车安全品质提升。

7月10日下午,创为新能源科技有限公司项目总监黄丁来在会上发表了题为《基于气相分析的热失控预警应用技术研究》的主题演讲,分享了储能安全法规现状、热失控预警研究、储能安全防护方案等。

储能安全法规现状

黄丁来介绍,目前国内外锂离子电池储能电站因热失控导致火灾安全事故呈高发态势,严重制约储能技术应用甚至是储能产业的发展。

针对电化学储能电站消防方面的工程中应用的灭火系统没有相应标准支撑,灭火剂和灭火措施的有效性均未得到有效性验证,需要针对储能电站的消防安全进行系统性深入性的研究。

目前,在国内,从法规方面看,汽车标准比较活跃,从2014年发展新能源汽车一直到现在出台了不少关于电动汽车安全方面的交通行业标准。时间较近的法规中,《城市公共汽电车车辆专用安全设施技术要求》(JT/T1240-2019)规定,锂电池箱应配置具有热失控预警、火灾报警及火灾抑制功能的锂电池箱火灾报警和防护装置;GB《电动汽车用动力蓄电池安全要求》标准仅考虑电动汽车用锂离子电池单体、电池包或系统最基本的安全要求以提供对人身的安全保护,不涉及生产和运输安全,也不涉及性能和功能特性。

在国外,美国锂电池储能项目建设进展相对缓慢,消防安全问题成为主要阻力之一;德国政府尽管并没有限制储能系统应用于室内,但也明确提出德国储能市场虽趋于成熟,但安全规则的标准化工作仍在同步进行;日本为促进储能技术应用,一些涉及储能的审批程序虽逐步简化,但仍通过有关指南和条例规范储能技术应用,包括火灾与灾害管理局、内政和通信部制定的消防条例和防火条例,都对危险物质和大规模储能电池进行了相应的规定。

热失控预警研究

在国内,部分团队对热失控及热扩展早期形成识别方法进行了研究,北京理工大学对于电芯配组的功率、内阻、容量、极化、温升、电压、自放电率等参数进行了研究;清华大学开展了基于内阻变化的热失控探测研究;沈阳消防研究所开展了电动汽车电气火灾防护技术研究;天津消防研究所开展不同灭火药剂对电池火灾抑制效果的研究;烟台创为开展了多传感器融合的热失控预警技术研究,并成功应用于多家新能源客车厂和储能电站 ;中国科学技术大学研究了七氟丙烷等灭火剂对锂电池火灾的灭火效率 。

黄丁来表示,过充是锂离子电池在使用过程中可能面临的滥用场景,锂离子电池发生过充时主要会发生以下反应:1)层状正极材料因为过度脱锂而发生结构的坍塌;2)正极材料电势过高,引起电解液的氧化分解;3)过量的Li导致负极表面析出金属Li。

储能安全防护措施

火灾事故一旦发生就会造成严重后果,黄丁来表示,从内部安全、外部安全设计、早期热失控预警、防护技术及控制、外部消防接口等五个方面对储能安全进行防护尤为重要。

在内部安全方面,可添加对电池电化学性能影响小的阻燃添加剂,做好热失控阻隔设计,发展的“三明治”式结构阻隔方法能够有效阻隔电池组内的热失控传播。

在外部安全设计方面,可以从1)电气系统的安全设计;2)BMS在线热管理及干预(干预包括:切断充电电源、降低功率等);3)电解液泄漏检测发现早期隐患;4)综合热管理系统保证电池工作在正常温度等方面着手。

早期热失控预警则可以根据电池热失控前表征参数体系体系,进行早期的热失控探测。同时,加强系统的联动控制(如BMS、PCS、空调等联动控制)。

在防护技术及控制方面,可采取电池系统安全防护技术和防护装置联动控制策略,进行PACK箱体的热扩展防护,扑灭初期电池火灾,延迟热失控传播时间。

现阶段国内动力电池PACK水平差距悬殊,行业内真正能够满足下游整车厂商需求的优质PACK厂商寥寥无几,这就导致一些技术能力强、设计方案优秀、行业经验丰富的自动化集成商受锂电生产企业的青睐。

新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、其他新能源汽车等。

其工作原理:蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶(Road)。

动力电池是新能源汽车的“心脏”,而德耐隆Telite®是实现“心脏”持久动力的“肌膜组织”。其中新能源汽车所用的蓄电池是锂电池,车用锂电池对新能源汽车的发展与普及,至关重要。

安全动力电池专用德耐隆Telite®材料的关键技术包括导热、隔热、保温,低应力缓释技术,新型阻燃技术三大技术,在协助动力电池进行热管理、降低温差、实现热平衡;撞击、跌落、爆炸瞬间完成冲击力缓释;实现在高温、过充、刺穿防爆中的阻燃隔热效果等方面将取得决定性的作用。

下面这些特性使德耐隆Telite®保温隔热材料在各种电子设备和汽车应用中脱颖而出,并有助于您应对未来大容量锂电池系统和其他电动汽车部件的设计和生产的相关挑战:

•热阻极低GB/T 10295-2008 0.155[m².K]/W

•优异的热稳定性(-185℃至200℃)

•严酷条件下的可靠性能——耐热冲击、抗氧化、抗潮湿和耐化学品性

•优异的电绝缘性(介电强度)

•隔热保温(导热系数仅为0.03W/m.k)

最后,设计外部消防接口,对接消防车全淹没式消防设计。返回搜狐,查看更多

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