作品起原：1.中车长春轨道客车股份有限公司2.北京交通大学国家能源主动配电网技能研发核心3.中国民航新闻收集股份有限公司正在电池模组内，一支或几支电池热失控所

作品起原：1.中车长春轨道客车股份有限公司2.北京交通大学国家能源主动配电网技能研发核心3.中国民航新闻收集股份有限公司

正在电池模组内，一支或几支电池热失控所发作的能量如不行尽疾被热处分体例排出，则会影响到模组内的其他电池，惹起热失控的连锁响应，即热舒展，最终导致所有模组乃至是动力体例的溃败。为探究锂离子电池热失控的触发出处及失控后的热舒展体现，局部学者从机理角度入手，行使尝试的式样对热失控及热舒展的特色实行了推敲。

作品以层叠式软包钛酸锂电池为尝试对象，通过一系列尝试确定了其热失控触发前提，并针对自然对流、皮相液冷、极耳强迫风冷3种主流的热处分安排模组实行热舒展尝试推敲，进而为钛酸锂电池模组散热安排供给参考。

选用某商用大容量钛酸锂电池为尝试对象，其参数如表1所示。尝试所用的充放电机为Series4000（输出电压0~5V，偏差小于5‰），温度记载筑设为LR8410-30及丈量单位LR8511（温度规模-200~2000℃，最大别离率0.01℃）。搭筑的尝试平台如图1所示。

因为比拟于三元、磷酸铁锂电池，钛酸锂电池的能量密度低，为抬高触发凯旋率，正在针刺与外短道尝试时将电池实行了区别水平的过充，抬高了失控触发时电池储存的电化学势能。当电池崭露电压陡降、温升速度≥1℃/s、温度领先电池秉承上限三者之暂时即视为产生热失控。Ⅰ型电池的触发尝试结果如表2所示。

能够看出，加热是最安静的触发式样，固然实践景况中鲜有继续高功率加热的处境，但热失控诱因繁复众变难以抗御，以是更要紧的是抬高热处分体例对热舒展的屈服才略，即热失控仍然产生，相近电池受到了高温加热（好似于加热片加热），正在此类前提下热处分体例需求将失控电池的热量迅疾散出，并减小其他电池失控的大概，以是挑选加热行动模组热舒展尝试的触发式样是合理的。

正在确定电池热失控触发式样后，取5支电池构成小型模组，对热舒展实行模仿。将5支Ⅰ型电池正在满电形态下根据图2所示用夹具拼装并计划14只K型热电偶实行温度监测，从左到右电芯循序编号，此中3号电芯为热失控触发电芯。2号、3号电芯之间就寝一副空夹具，以此来削弱加热片对2号电芯的影响。每两支电芯之间夹入2片气凝胶毡（阻热资料），2号、3号电芯之间的气凝胶毡夹正在加热片外侧，用铁丝固定。正负极极耳用铝制方条和极耳维系板并联维系，确保模组的电气维系。拼装完毕后就寝于室外。加热功率约380W，处境温度（25±1）℃。

假设电池模组各个皮相的对流换热系数相当，并将辐射散热与对流换热实行折算，即正在处境中仅酌量对气氛的对流换热，然后选择一段电池正在处境中的降温弧线，联络牛顿冷却定律（式（1））实行变换、求积分取得式（2），按照式（2）实行最小二乘法拟合，则可由此取得电池对流换热系数h，如图3所示。Tmax为t=0光阴的电池温度。h辨识结果约为25.8 W/（m·K）

监控数据转化如图4所示。电芯热失控循序循序为：3、2、4、5，加热先河后模具罅隙处有少量白烟冒出，12min4s后，3号电池边角处检测到温升合适触发前提，模组出线微小形变，白烟变得极其浓烈，12min12s，3号电池核心处热失控；15min10s，2号电芯热失控；43min18s，4号电芯受热侧失控，44min31s完整失控，此时模组形变清楚；72min47s，5号电池受热侧失控，73min56s完整失控；1号电芯永远没有热失控。加热片加热时间4号热电偶温度高于5号（近加热片侧），80min后极耳到达温度峰值。因为1号电芯没有热失控，模组电压永远未跌落至0V。从临近电池失控到本电池受热侧失控的年华间隔约为28min；当电池受热一侧失控后，约1min后对侧核心触发断定前提，此阶段热量正在电池内部传达并推动电池领悟；尝试了结后模组产生清楚形变，如图5所示。

电池模具为PVC材质。尝试先河时，模具受热发作少量白烟，之后电池受热内部产生猛烈的领悟响应，发作大宗气体。因为铝塑膜材质较软，电池正在内部压力的效率下产生形变并膨胀，而模组内部空间有限，当膨胀到必然水平后便无法赓续，电池内部压力升高。

到达必然水平后铝塑膜密封的虚亏合节（侧边封口）因无法屈服内部压力而破损，内部气体逸出并带出内部响应物颗粒，发作大宗白色烟气。由各监测点的温度弧线可知，模组虽装设了导热系数极低的气凝胶毡，但仅能正在年华标准上减缓舒展的实行，延迟热量正在电池间传达的年华，要告终对热舒展的有用掌管，需抬高模组热处分体例的散热才略，正在舒展未产生时实时将失控电池发作的热量迅疾导出，确保其他电池不受影响。

对上述组织模组做散热改制：正在每支电芯皮相装散热铝片，使其夹紧电池最大展向面，如图6所示，并正在侧封边加装液冷板，行使恒温水轮回从铝片上导出热量。液冷板与散热铝片间敷设导热硅胶垫（导热系数约6.0W/（m.K），厚度约1.0mm），并用螺栓加固使之周密贴合。温度监测点同2.1节尝试。当发掘触发电芯温升大于等于1℃/s时，堵截加热片电源，同时开启水泵启动水冷。初始水温（23±2）℃，流速约0.7m/s，处境温度（28±1）℃。

尝试结果标明惟有触发电芯（3号）产生热失控，其余电芯均未产生热失控，所有模组仅正在触发电芯热失控时发作白烟，无明火，热舒展被有用阻隔。

由图7热舒展数据弧线s触发电芯加热侧对侧检测到热失控，最高温度约为430℃，然后温度先河低浸；7号热电偶位于下侧，亲昵水冷板，故散热前提较好，9min50s时检测到温升到达1℃/s，热失控触发年华略善于核心地点（6号）；除触发电池外，温度最高点为8号热电偶（最切近触发电芯），最高温度约131℃；极耳局部最高温度约为70℃。拆解后发掘仅触发电芯产生形变、胀气，其余电芯完整，电压无清楚转化。水冷铝片未产生熔化，仅正在触发电芯处的铝片产生形变（触发电芯热失控胀气酿成的板滞应力形变），其余铝片完整。尝试后各支电池电压如表3所示。因为散热铝片装设正在电池的展向皮相，阻隔了热舒展的流传途径，再借助液冷式样强盛的散热才略，热舒展取得了有用掌管。

取5支满电态的Ⅱ型电池并联，以与2.2节相像的式样实行模组拼装，触发电芯旁就寝空夹具，电池间以气凝胶毡隔热，如图8（a）所示。区别的是本次采用了极耳散热、热管导热、散热翅片强迫风冷的组织。因为Ⅱ型电池的极耳位于电芯两侧，故正在电池两侧差别装设了两根热管。热管与极耳间敷设导热硅胶垫（同2.2节）并用螺栓加固。电扇自上而下送风，风速约10.5m/s。温度布点如图8（b）所示，从左至右循序为1~5号电芯。加热功率约380W。处境温度（36±1）℃。

先河加热后，触发电池先河饱胀，模组产生形变，有少量白烟冒出，继续加热至12min5s后喷射白烟，检测到3号电池边角处热失控，此时停息加热，51s后3号电池核心处检测到失控；12min12s，2号电池失控；19min52s，1号电池到达失控触发前提；24min57s，4号电池完整热失控；5号电池未失控，最高温度约71.6℃。小心到翅片温度有两处清楚尖峰，并正在尖峰处温度领先了热管，如图9所示，此为电池喷射高温白烟所致，除此以外，翅片温度永远低于热管，注解热量沿热管向外界滚动。热管最高温度50.5℃，散热翅片最高46℃。

本次热失控舒展未能被有用阻隔，一方面是因为极耳散热的式样散热才略有限，此式样下热量经有电池极耳、热管、电扇结果达到处境中，热通道繁复，且各个合节均有热阻，以是不行实时散出热量；另一方面，热舒展的传达首要是正在区别电池的皮相之间实行的，比拟于液冷散热将散热铝板部署正在电池之间的地势，极耳散热无法正在热舒展传达途径中加以阻隔，不行直接效率于热舒展通道，以是无法有用阻遏热失控的流传。

通过对照发掘，对待钛酸锂电池，过充、针刺、外短道的触发式样存正在无意性，而加热的式样凯旋率较高；自然对飘泊热功率有限，此类型电池模组难以屈服热舒展；皮相液冷式样能够正在热舒展流传途径前进行距离，行使强盛的散热才略阻遏舒展；极耳强迫风冷散热才略有限，且散热装配不正在舒展流传途径上，难以对热失控实行有用掌管。

汽车测试网-开办于2008年，报道汽车测试技能与产物、趋向、动态等 联络邮箱 marketing#auto-testing.net (把#改成@)