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电池起火原因是什么?首颗国产电池包传感监测芯片, 能提前预测 。

电池起火原因是什么?首颗国产电池包传感监测芯片, 能提前预测 。

  • 分类:新闻中心
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  • 发布时间:2022-08-12
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汽车电子电气架构正在向智能化和无线化演进,对汽车无线传感器而言,其中的变化在于,传统分布式ECU架构,转变为以无线智能传感、雷达和摄像头为基础的集中式计算中心的域控制模式。传统分布式ECU架构单车有70~100个ECU,功能机械叠加,效率低,交互性差,线束长达5公里,而未来集中式计算中心采用边缘计算模式,对采集信息进行实时处理、校准、补偿,是去ECU化的架构。而由于采用无线化的通信模式,以及分布式架构,大大减少了线束的采用,像特斯拉,单车线束仅100米。不过,这个过程中,无线传感器的采用量增加了,由过去单车44美金上升到105美金,可以说,前景广阔。

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1、锂电池的热安全性
锂电池的热安全性是电动汽车和储能系统的重中之重,中国自2021年1月1日起强制执行电池包热失控提前5分钟报警,电池包传感监测芯片可谓新能源车的安全基础。就国内的汽车无线传感芯片产业而言,正在由国产替代迈向引领创新。

2021年,全球动力电池市场份额中国企业超50%,中国的新能源汽车产业也正在从政策补贴进入到市场驱动阶段,预计2025年中国新能源汽车销量预计超过1000万辆,但是,目前汽车传感器的国产化率还不足4%,这一现状正在加速国产进口替代和产品创新的发展。
在热失控情况下,电池包内部会发成多种化学反应,引起压力异常、温度上升、气溶胶释放等,最终可能导致电池包起火甚至爆炸。2021年,琻捷电子推出了首颗国产面向新能源汽车电池包传感监测芯片SNP805,通过监测新能源汽车电池包压力变化,提前发出预警信息,避免电池包起火造成的生命和财产损失。
针对新能源汽车的电池系统安全,琻捷电子推出的产品包括BPS模组和BAS模组,BPS模组基于微机械压力(MEMS Pressure)和ASIC技术,实现了对环境压力的精确检测;BAS模组基于光学烟雾检测和ASIC技术,实现了对环境气溶胶浓度的精确检测。
究其原理,三元系锂电池在热失控过程中正极材料会释放氧气,氧气与溶剂发生氧化反应产生大量气体和热量。短时间内电池包压力和温度快速上升,因此可通过高精度压力和温度模块对热失控进行监控(BPS模组),提前报警;磷酸铁锂的橄榄石结构带来的是高温稳定性。在热失控的化学反应中发生分解反应而非氧化反应,产气少且慢,相对安全。在热失控后期随着电解液的喷出,电池包内气溶胶浓度会快速提高,因此可以通过气溶胶浓度监测模块进行热失控监控(BAS),提前报警。

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2、锂电池会着火的原因
如果维护不当,锂离子电池会带来一些安全风险。锂离子电池的工作原理使其容易燃烧。因此,制造商需要采取一定的安全措施,而用户需要遵循某些预防要求。

大致来说,锂离子电池的工作原理是以化学形式存储能量并通过一系列电化学反应以电子形式释放能量。为了实现这一功能,它的内部由一系列组件构成。负极是由带正电的粒子组成的电极,正极则由带负电的粒子组成。在它们之间放置一种液体电解质溶液,锂离子通过该溶液从正极流向负极。正是锂离子的这种运动在电池内产生了电流。
锂离子电池的另一个重要组件(通常在简洁的描述中被忽略)是隔膜。它是一种很薄的有孔膜,用于将正极与负极隔离开来。以这种方式,隔膜允许锂离子在正极和负极之间移动,而不会让两个电极彼此发生物理接触(会导致短路)。
具体来说,锂离子电池内部起火的主要原因之一是分隔正极和负极的隔膜发生损坏。如果该组件发生故障,则会在正极和负极接触时产生短路。发生这种情况时,由一系列有机溶剂组成的电解液容易升温并最终着火。
当锂离子在电极之间移动时,它们会经历所谓的电化学沉积,从而产生锂枝晶。锂枝晶是微小的树状结构,以针状突起的形式“生长”。锂枝晶会对隔膜造成穿孔破坏。

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除了隔膜被刺穿和破损之外,锂离子电池爆炸和起火的另一个主要原因是热失控。在这种现象中,外部的高温会导致电池内部发生放热反应,从而进一步提高其温度。这种导致过热的自我强化循环最终可能导致爆炸。
报道称,当今,锂离子电池几乎在为我们身边的所有电子设备供电,甚至包括我们搭乘的那些交通工具。因此,采取对其安全风险的预防措施是电池制造商的首要任务。虽然小型电池基本上是安全的,但由于它们的生产量较大,安全故障事件增多的可能性也会随之增大。锂离子电池在电动汽车中的普及应用意味着这种趋势将继续上升。
为了确保更安全的未来,化学家和工程师可以采取多种手段来开发锂离子电池技术。一种解决方案可能是探索确保其安全性的新方法,例如更安全的搭载技术以及封装和外壳系统。

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