1.3 TI BMS 方案 - 电池失效模式介绍

那么电池是如何失效 并且需要怎样的保护呢 那下面开始第二部分的一个介绍 对电池失效模式的一个简单的介绍 首先我们该考虑的是 BMS 去保护什么样的一个东西 然后什么是 BMS 无法去做到的 并且在 BMS 保护的内容上 我们有需要注意哪些东西 第三点就是如果说 我的电池是否需要去做一些认证和匹配 去保证我系统的一个安全性 首先为什么电池会失效 首先从锂离子电池的发展历史来讲 从 1991 年开始锂离子正式商用化以来 那各种各样的失效 其实一直存在在我们这个日常生活中 它主要的存在的失效就在于说 第一个就是电芯的一个设计上的原因 由于这个电芯设计上的一些缺陷 会导致电芯在使用的过程中会发生一些 漏气、漏液、短路甚至说燃烧这样子的一个故障 那第二部分就有可能说是 生产上的一个控制流程上的问题 第三部分是电池最常见的一个故障 就是它的一个老化 在日常循环过程中 它的过热的一个循环 过充过放都会导致电芯的一个加速老化 第四部分就是我们通常在使用过程中 如果一个不合格或者说是 未进行管理的这样一个 BMS 系统 会在一些未受控制的这样的一个条件下使用 比如说过放 将电芯的电压放到欠压点以下 或者说在过温的条件下去使用 就会导致这个电芯的一个整个化学特性的一个变化 也就和下面的 Abuse 也是一个类似的意思 另外就是在电芯除了这样子的一个 使用上的一个区别以外 在外部条件下那也可能会存在 对电芯的一个损害的一个原因 那右边这张图上主要介绍的是 在电池循环过程中它的一个老化的过程 由于锂离子的一个嵌入和嵌出 在基本上会形成锂的一些结晶 如果说这些结晶的一个枝晶会继续生长的话 会导致说电池的一些隔膜刺穿 甚至短路这样的一个故障 这个也是在电芯设计和使用过程中需要去注意的 失效会有什么样的表现 首先就是一些电化学特性的一个变化 它的容量会衰减，阻抗会增加 甚至有些时候会电解液的一个泄露 自放电的加速 有气体鼓包的产生 如果再发生过热的情况下 还有可能会出现这样的一个热失控 不同的锂离子的一个热失控的温度点会不一样 通常来说 钴酸锂的热失控条件会比较恶劣 那在一些新的铁锂 它的安全性会有一些提高 左边这张图主要介绍了 电池的一个使用的一个条件限制 对于电池来说 它的一个安全工作的窗口 是中间那一块绿色的窗口 温度不能过高，也不能过低 它的横坐标代表它的工作电压 工作电压必须在 2V 到 4V 之间 那这样子的话 才能保证整个电池的一个正常工作 如果超出这个范围在工作的话 那这个电池就很有可能去 发生失效、老化这样子的一些故障 右边上面这张图给大家介绍一下 就是在不同的温度使用条件下 为什么会导致电芯的一个加速老化 那这是可以看出来这样子的一个趋势 在 -40℃ 或者说大于 65℃ 这样的一个环境温度下 电池老化会急剧的加快 而下面这张图的话也是给 介绍一下这样子的一个不同温度点下 不同材料的锂离子电池 它的这个热失控的一个温度范围 所以为了能够保护电池 在它的正常工作范围内去工作的话 我们的 BMS 系统所要做的事情就是 去监控电池的电压、电流和温度 这样子一些电气特性 然后去对它进行整个电池包进行管理 防止它的过充、过放、过温这样子的故障发生 谢谢大家