基于锂电池热失控所产生的气体检测来保障新能源汽车动力电池安全

锂电池安全

动力电池作为新能源汽车的核心部件，对于新能源汽车安全性有着重要影响。目前，动力电池由于其内部电化学反应复杂多样，单体热失控现象尚无法完全避免。因此，动力电池热失控早期安全检测十分必要。然而，传统的温度、电压等安全性监测方法难以实现早期预警，而交流阻抗等创新性方法由于成本和准确度问题尚无法商业化应用。近年来研究发现气体相对于温度、电压、爬电距离等参数具有更短的响应时间。因此，通过产气现象早期监测动力电池热安全事件具有重要的预警作用。

1每个细节都可能导致一场意外

近日，晋城市城区某路段一辆正在充电的新能源汽车发生自燃......

消防救援人员接警后立即出动，通过侦查发现，此新能源汽车在充电时，电池发生短路，温度过高，导致冒烟起火。

消防救援人员通过出水冷却和泡沫灭火剂结合的方法，经过一段时间的扑救，现场明火全部扑灭，后将车辆侧翻，将电池卸下，进一步清理余火，未造成人员伤亡。

2每个标准背后可能都是一个事故

目前， 锂离子电池以其高能量密度、 长循环寿命、无记忆效应等特点，广泛应用于电动汽车、便携式电子产品等领域。

然而，锂离子电池技术的发展过程中，安全问题始终备受关注，尤其是电动汽车使用的大容量动力电池，一旦发生燃烧和爆炸将对乘员、周围人员造成严重威胁。

在电池火灾事故中，大部分情况都是由于电池系统中某个电池单体发生热失控，产生的热量导致其他电池单体发生连锁反应，即热扩散，最终导致整个电池系统燃烧甚至爆炸。

虽然目前我国已发布动力电池安全强制性国家标准GB38031-2020 《 电动汽车用动力蓄电池安全要求》， 动力电池产品必须满足相应强制性国家标准。

然而，由于锂离子电池本身的理化性质，以及产品生产过程质量控制水平所限， 即使通过了上述强标测试， 在使用过程中电池热失控仍无法完全避免。 因此， 研究锂离子电池热失控早期监测方法对于电动汽车产业安全发展非常必要。

3气体检测实现锂电池安全预警

事实上，针对锂离子电池热失控的早期监测方法已经有了较多研究，主要是基于电池的热性能和电性能。

电池管理系统利用传感器监测和判断电池的温度、电压、SOC（电池容量）等关键参数是否出现显著不一致等异常情况，实现热失控场景的监测。

然而，通常传感器只能监测电池外部温度和端电压，对于常见的内部短路导致电池热失控的情况，在初期阶段电池的电压、外部温度变化不大，因此难以在热失控更为早期的阶段报警。

电芯内部温度传感器或者电化学交流阻抗测试等方法能够提供电芯内部的温度情况，但由于成本问题目前无法得到商业化的应用。

锂离子电池在热失控的早期阶段会产生一定量的气体，为热失控预警提供了一种有效监测方法。研究表明，气体相对于温度、电压、爬电距离等参数具有更短的响应时间。因此，通过产气现象早期监测锂离子电池热失控具有重要的一项安全预警措施。

慧闻科技自主研发的智能传感器模组MSZ3005电池/储能安全监测模块，可用于判断当前环境中的危险气体等级（CO，氢气，DMC电解液等），可同时识别和检测异味含量，模组具有高灵敏度、高分辨率、低功耗的特点。

同时也可以根据等级进行高低报警，MSZ3005系列模组的传感器是不同材料体系组成的多通道气体传感器，使用特定的调理电路和精确地算法来判定当前环境中三种危险气体的预警等级，对于电池组安全的早期预警有非常实用的意义。