在全球交通運輸電氣化的背景下, 鋰離子電池是電動車的核心動力來源 (電動車), 其能量密度和充放電效率正在迅速提高. 這項進步顯著延長了行駛里程, 但也對車輛安全技術提出了更高的要求和新的挑戰. 在許多安全隱憂中, 熱失控一直是工程師討論的焦點. 那麼什麼是與電動車相關的熱失控? 防止熱失控已成為汽車製造商首要關注的問題, 車隊營運商, 和最終用戶. 這種現像不僅與技術合規有關, 也關係到乘客安全和品牌的未來. 本文將對電動車熱失控的各個面向進行詳細分析, 從其基本定義和根源到實際的預防策略.
熱失控是指不受控制的, 鋰離子電池內部發生連續放熱鍊式反應, 導致電池異常快速升溫. 當電池溫度超過其臨界閾值時, 發生熱失控, 引發一系列連鎖化學反應，釋放大量熱量, 易燃氣體, 和有毒排放物.
當電池產生熱量的速率超過其向周圍環境散熱的速率時，就會發生這種連鎖反應. 這種不平衡會導致突然, 溫度指數增加, 達到高峰超過 1000 攝氏度. 在此過程中, 電池會釋放有毒和高度易燃氣體. 最大的風險不是單一電池的故障, 但熱擴散. 失控電池產生的熱量會傳播到鄰近電池, 導致它們的溫度超過臨界閾值並引發多米諾骨牌效應，可以在幾秒鐘內吞噬整個電池組, 導致火災, 霹靂, 和不可逆轉的損害.
電動汽車用, 這不僅僅是理論上的風險, 但這才是危及車輛安全和消費者信任的真正威脅.
什麼是與電動車相關的熱失控?
解釋完後 "什麼是與電動車相關的熱失控?", 現在我們就來了解電動車電池熱失控的各種原因. 主要原因可歸納為以下四類:
物理損壞是電動車熱失控事件的主要原因, 佔超過 37% 記錄病例數. 這包括嚴重影響, 被硬物侵入, ETC。, 這些都會損壞電池的內部結構, 分隔符, 或套管. 即使低速衝擊造成的輕微和難以察覺的損壞也可能造成潛在的內部短路，並在數小時或數天後觸發熱失控.
當電池運作超出其設計電壓和電流限制時，可能會發生熱失控. 關鍵原因包括:
2.1 過度充電: 對電池施加過多電流可能會導致陽極上沉積鋰, 形成可以刺穿隔膜並導致內部短路的枝晶.
2.2 過度放電: 將電池電壓放電至低於其最小電壓閾值會損壞 SEI 層和正極結構, 增加內阻並在後續充電循環中產生更多熱量.
當電池暴露在超出其最佳工作範圍的極端溫度時，就會出現熱應力. 溫度過高會導致隔膜熔化和收縮. 一旦分離器失效, 它會造成大範圍的內部短路, 瞬間產生大量的熱量.
即使沒有外部虐待, 潛在的製造和設計缺陷可能引發熱失控.
防止熱失控需要多層, 積極主動的方法. 現在, 最有效的預防策略可歸納為以下六大核心類別:
高效能BTMS是防止熱失控的基礎, 將電池組中的每個電池保持在最佳溫度範圍內. 主動液體冷卻系統是現代電動巴士和卡車的行業標準. 它使用流過與電池接觸的冷卻板的循環冷卻劑, 利用液體的高比熱容快速去除熱量. 即使在高功率充電時也能實現均勻的溫度控制, 快速加速, 或極端環境溫度.
例如, TKT 液冷系統可保持電池溫度均勻, 防止初始階段熱量積聚. 點擊了解更多.
先進的 BMS 可以持續監控電池電壓, 目前的, 溫度, 和即時內阻. 透過高度複雜的演算法, BMS可以辨識電池的狀態和健康狀態. 當偵測到異常情況時, 它可以立即採取適當措施: 降低充電/放電率, 啟動電池管理系統 (BTMS) 加強冷卻, 隔離故障的電池, 或完全關閉電池系統以防止熱失控.
這些電池改進還降低了高負載下熱失控的風險.
3.1 具有優異熱穩定性的電極材料.
3.2 阻燃電解液和耐高溫陶瓷塗層隔膜.
3.3 內建洩壓閥和爆破片.
防止單顆電池失效時的散熱, 電池組應包含隔熱和耐火絕緣層. 這些措施將熱量限制在故障電池內, 防止其擴散到鄰近細胞, 從而減輕或防止熱失控.
汽車製造商建議在車輛設計時將電池放置在車輛結構的受保護區域內，以避免碰撞時將所有外力直接傳遞到電池上.
最終用戶和車隊營運商的正確操作程序在降低風險方面也發揮著至關重要的作用. 建議使用經過認證的, 製造商認可的充電設備. 避免在極高或極低的溫度下充電. 定期進行電池健康檢查並立即解決任何電池損壞問題.
製造階段決定了電池的內在質量: 一旦出現內部短路缺陷, 封裝缺陷, 或材料殘留物進入電池組, 在隨後的車輛使用過程中，它們極難透過軟體或外部設備進行補償. 所以, 熱失控保護不是事後才想到的; 它必須整合到電動車和電池組製造的每個階段. 嚴格的品質管制, 比如振動, 電氣性能, 和安全測試, 必須在製造過程中實施.
大眾認知往往高於實際事故發生率, 主要是由於媒體對電動車火災的高調報道.
在中國, 全球最大的電動車市場, 國家消防救援局報告稱，電動汽車火災發生率 7.175 每百萬輛汽車, 大約是汽油車的六分之一. 在美國, 產業數據顯示，關於 25 每場火災 100,000 電動車, 相比 1,530 每場火災 100,000 汽油車.
雖然電動車的熱失控在統計上極為罕見, 其後果嚴重得多. 汽油車火災通常會導致 3-5 疏散時間, 而電動車電池的熱失控可能會在一分鐘內發展到整個電池組著火, 達到溫度超過 1000 攝氏度並產生有毒氣體. 所以, 即使罕見的熱失控事件也需要強大且主動的保護系統.
答案是肯定的. 如果在電池達到臨界溫度閾值之前檢測並解決，絕大多數熱失控事件都是可以避免的.
產業研究和專家證實熱失控不會瞬間發生. 有警告標誌, 從幾分鐘到幾小時不等, 在反應開始之前. 這些跡象包括:
1. 個別細胞出現異常溫度峰值或局部熱點, 即使溫度仍低於臨界閾值.
2. 內部電壓電阻意外增加.
3. 電池中揮發性化合物和微量氣體的釋放.
4. 電池組內壓力略增加.
先進的監控系統可以以極高的準確度檢測這些早期預警訊號. 與高效能電池熱管理系統結合使用時 (BTMS), 這些系統可以立即採取主動措施來防止熱失控. 成功預防的關鍵在於將高靈敏度的早期檢測與高效能熱管理系統結合.
在嚴重機械損壞的情況下, 目前傳統的監控和熱管理方法無法完全防止熱失控, 但好的設計可以限制其傳播並減少危險.
作為中國領先的電動車電池熱管理系統製造商, TKT 擁有超過 10 年R&研發及製造經驗, 致力於提供穩健的, 可靠的, OEM 級熱管理解決方案, 樹立熱失控預防產業標桿. 作為《財富》值得信賴的供應商 500 比亞迪等汽車品牌, 塔塔汽車公司, 和開關移動性, TKT 的電池熱管理系統 (BTMS) 解決方案旨在從源頭上消除熱失控風險，並在最極端的工作條件下展示卓越的性能.
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我相信你現在明白了 "什麼是與電動車相關的熱失控。" 熱失控是全球電動車產業面臨的最嚴峻的安全挑戰之一. 透過深入了解其根本原因, 採取多層次的預防策略, 並利用先進的熱管理系統, 汽車製造商幾乎可以消除所有熱失控風險. TKT 很自豪能夠處於該領域的前沿, 提供OEM級電池熱管理系統 (BTMS) 保護電池組的解決方案, 加強乘客安全, 並加速全球向電動車的過渡.
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