概述：

隨著越來越多的電池安全事故的發(fā)生，人們已開始關注電池的熱失控問題。尤其是單個電芯的熱失控很可能會蔓延到周邊電芯，最終導致整個電池系統(tǒng)的故障。傳統(tǒng)的引發(fā)熱失控的方法有加熱，針刺，過充。然而這些方法要么是不能控制熱失控只發(fā)生在單個電芯上，要么就是在電池系統(tǒng)實際測試中執(zhí)行困難。近年來人們也一直在開發(fā)新的熱失控方法，比如國際電工委員會（IEC）針對儲能電池的IEC 62619（2022）標準就引進了激光輻照引發(fā)熱失控的方法，此方法預計未來將廣泛使用。今天小編就給大家介紹幾種行業(yè)內正在研究的針對熱失控引發(fā)的新方法。

激光輻射：

激光熱輻射是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區(qū)域內的局部加熱，能量通過熱傳導向材料的內部擴散。激光輻照一般在材料加工，如焊接、連接和切割等方面使用的較多。激光類型一般有以下幾種：

• CO2激光器，以CO2分子作為激光器

• 半導體激光器：以砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)等做成的二極管激光器

• YAG激光器：以釔鋁石榴石晶體為基質的固體激光器

• 光纖激光器：用摻稀土元素玻璃光纖作為介質的激光器

有研究者用功率40W，波長1000nm，光斑直徑1mm的激光在不同電芯上做了實驗：

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將未引發(fā)成功的電芯進行了CT掃描，除了表面有小孔，內部結構基本沒有變化。說明激光光源有強定向性，輸入功率較大;而且加熱的范圍很小，有利于精確開展實驗，控制實驗細節(jié)變量，精確計算輸入與輸出能量。同時激光輻射觸發(fā)結合了傳統(tǒng)加熱和針刺的特點，比加熱的引發(fā)時間快，又比針刺可控。在實際電池系統(tǒng)測試中，激光輻射有以下優(yōu)點：

?在不增加模塊中相鄰電芯溫度的情況下導致目標電芯熱失控。這可用于評熱估傳播性能。

?可以模擬內部短路。

?能以更低的輸入能量和更短的加熱周期引起熱失控，高度可控。

鋁熱反應劑：

鋁熱法是鋁與某些金屬氧化物在高溫下發(fā)生反應，鋁單質轉變成氧化鋁。由于氧化鋁的生成焓（-1645kJ/mol）極低，故反應會放出巨大的熱。鋁熱反應的原材料相對簡單易得，且通過控制成分配比和劑量可以模擬不同產熱量?；诖?，研究者們使用10Ah軟包電芯進行試驗發(fā)現：

鋁熱劑可以成功引發(fā)電芯熱失控，但是使用此方法產生的熱量輸入還是較不可控，研究者的下一步的目標是設計出聚熱密封的鋁熱反應器。

大功率石英燈：

測試原理：大功率石英燈光源置于電芯下方，在電芯與光源用隔板隔開，隔板上開一個小口方便光源照射，保證限定面積的能量傳遞到電芯上。

實驗結果發(fā)現需要極高功率與長時間才能觸發(fā)電芯熱失控，且溫度分布不均勻。這可能是因為石英燈照射是非定向性光，熱量損失較多，無法精準觸發(fā)電芯熱失控；而且能量輸入不精確，熱失控實驗理想狀態(tài)就是高度控制觸發(fā)的能量，減少多余能量輸入，影響電芯熱失控結果?？傊?，大功率石英燈引發(fā)熱失控還不太實用。

總結：

與主流的引發(fā)電芯熱失控方法（如加熱、過充與針刺）相比，激光輻照的加熱面積最小、輸入能量較低、引發(fā)熱失控時間最短。這歸因于局部加熱時，每個有限區(qū)域的高輸入功率。激光輻射被認為是新型熱傳播測試中的一種有效方式，IEC已經引入，預計未來其他國家標準也會考慮此方法。但是該技術對設備要求較高，不僅需要合適的激光光源，還需要有防輻射等一系列設備。目前激光較多應用在材料加工方面，在熱失控電芯層面尚未有很多實例。且相對于較成熟的加熱、過充與針刺等方法，激光輻射還處于驗證階段。