动力电池系统安全性及灭火方案探讨

如今，发展新能源和节能减排已经成了全球的共同目标。各国相继推出的新能源汽车鼓励政策和禁油令等措施也大大推动了新能源汽车的发展，在这样的大背景之下，新能源汽车行业也在蓬勃发展，同时也带来了相应的安全问题。

近年来，新能源汽车因动力电池引发自燃、爆炸的事故时有发生，也让业界不得重新审视电池安全问题。而从事故类型分析，引起动力电池自燃的原因一般为高温、外力作用、自身老化、过度充电等，一旦电池单体发生燃烧，火势会以极快的速度蔓延，导致整车燃烧。如何将动力电池火情在初期进行探测、控制并防止复燃，避免更大的财产和生命损失，成为动力电池科研工作者面临的首要问题。其次，在《电动客车安全技术条件》里面就明确了充电储能系统应该具备火灾监测的自动功能，在驾驶区给驾驶员提供声光报警信号。

动力电池是能源系统，要维持正常工作，一定会发热的。要保障绝对安全，工程上必须要有可靠技术来保障它的发热是可控的。如果要想把动力电池的火情控制住，扼杀在萌芽主要有两条途径：第一个就是事前的预警；第二，一旦提前预警失效或者是干预也失效，就要具备高效的灭火装置。如果这两条做到了动力电池组的安全问题自然会有保障。

热失控的防范及应对措施

热失控的起因有很多，包括一些外部的过温过压，还有由于交通事故导致的穿刺挤压，外部的短路，都可以导致温度急剧升高。电池发生安全性事故的过程是不间断的链式反应。相当于一个热引发反应，该反应再引发自产热加速和热失控等其他连锁反应，使得电池燃烧爆炸。所以安全电池的研发思路就是减缓或者切断链式反应过程。

通过实验发现，150℃是锂离子电池热失控的关键温度。相关人士表示，通过化学手段可以延缓电池的化学反应，提高其化学反应温度从而改变热失控的路径；或者是增加电极正极材料的稳定性，使其不易被氧化，保证电池安全。

除了安全电池的研发以外，相关的企业也研究出了相应的火情预警控制系统，系统通过监测电池箱内部类CO气体、烟雾、温度、火焰各探测点的实时参数及其变化值，使用数据监测模型对参数变化进行动态分析处理，智能判断是否存在热失控火情风险。

当动力电池出现故障并开始泄压、发热等，探测器可探测到异常变化，将火情发生的潜在阶段、发烟阶段、高温阶段及明火阶段通过CAN总线或线束向驾驶员发出预警信号，实现分级预警及控制启动灭火装置，系统可以智能判断并自动启动灭火装置以防止火情恶化，也可在紧急状态下由人工启动灭火装置。灭火装置通过高效灭火剂在数秒内控制火情，最大限度保护电池组安全。

总结

无论是切断热失控链式反应还是电池火情预警系统，其设计都应基于具有一定安全性的动力电池的基础上。防范热失控事故的根本应该是动力电池安全性的设计。动力电池系统安全性问题主要分为3个层次，即“演变”、“触发”与“扩展”。动力电池安全性事故发生之前，应通过系统算法对安全事故进行预警。热失控触发发生后，应防止热失控扩展的发生。热失控扩展过程机理的进一步认识有助于优化设计方案，降低安全性事故造成的损害。进一步深入研究安全性问题各个层次的机理及其演变过程，提出有效的事故防范措施和安全性监控措施，是下一步研究的工作重点。

据了解，2018中国（郑州）新能源汽车产业生态大会得到了河南省工业和信息化委员会、郑州市工业和信息化委员会的支持，届时动力电池行业大咖也会参与其中，为我们解答动力电池相关的安全问题。5月11-12日让我们一起走入郑州，走入2018中国（郑州）新能源汽车产业生态大会，一同揭开郑州以及中国新能源汽车的2.0时代的面纱！