內(nèi)短路觸發(fā)熱失控

波音787客機(jī)曾因電池爆炸起火。在查找事故原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)電極和隔膜上有金屬物，產(chǎn)生了內(nèi)短路。雖然專家無(wú)法100%確認(rèn)熱失控是由內(nèi)短路觸發(fā)的，但它是最可能的原因，因?yàn)檎也坏狡渌?，且?nèi)短路沒(méi)辦法浮現(xiàn)。

電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時(shí)間非常長(zhǎng)，而且不知道它什么時(shí)候會(huì)出現(xiàn)熱失控。若進(jìn)行試驗(yàn)，無(wú)法重復(fù)驗(yàn)證。目前全世界專家還沒(méi)有找到能夠重復(fù)由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過(guò)程，都在研究當(dāng)中。

要解決內(nèi)短路問(wèn)題，首先要找到產(chǎn)品品質(zhì)好的電池廠商，選擇電池及電池單體容量；其次對(duì)內(nèi)短路進(jìn)行安全預(yù)測(cè)，在沒(méi)有發(fā)生熱失控之前，要找到有內(nèi)短路的單體。

這意味著必須要找到單體的特征參數(shù)，可以先從一致性著手。電池是不一致的，內(nèi)阻也是不一致的，只要找到中間有變異的單體，就可以將其辨別出來(lái)。

具體而言，正常的一個(gè)電池的等效電路和發(fā)生了微短路的等效電路，方程的形式實(shí)際上是一樣的，只不過(guò)正常單體、微短路的單體的參數(shù)發(fā)生了變化。可以針對(duì)這些參數(shù)來(lái)進(jìn)行研究，看其在內(nèi)短路變化中的一些特征。

其中特征之一就是內(nèi)短路單體的電勢(shì)差，比較其內(nèi)阻跟其他單體的差異。歐陽(yáng)明高提出，研發(fā)人員要利用模型來(lái)進(jìn)行單體的辨識(shí)。在測(cè)出每個(gè)單體的電壓、電流后，利用這些數(shù)據(jù)再結(jié)合模型，就可以把每個(gè)單體的內(nèi)阻預(yù)估出來(lái)。再把單體的參數(shù)全部預(yù)估出來(lái)后，根據(jù)參數(shù)的變化，便可以判斷其一致性是否發(fā)生了顯著性變化。

機(jī)械觸發(fā)熱失控

碰撞是典型的機(jī)械觸發(fā)熱失控的一種方式。特斯拉屢次發(fā)生起火事故就是這個(gè)原因。歐陽(yáng)明高透露，清華大學(xué)跟MIT共同合作對(duì)特斯拉在美國(guó)的碰撞事故進(jìn)行過(guò)分析。如果在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行碰撞的一個(gè)仿真，最接近的是針刺。

解決碰撞觸發(fā)熱失控的辦法就是做好電池的安全保護(hù)設(shè)計(jì)。而這需要研發(fā)人員先了解熱失控的發(fā)生過(guò)程。