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阀控式蓄电池热失控
发布日期：2022-05-12 18:28:43
热失控后果
热失控（thermal runaway）是一种极具破坏性的电池失控现象。由于电池的发热速率持续高于散热速率，热失控的“能量正回馈循环过程”可使电池温度升高400~1000度，高温会严重损坏电池以及周围的设备，甚至会造成火灾等难以估量的灾难性后果。
热失控基本原理
蓄电池在使用后期，由于失水、正极板栅腐蚀、负极硫酸盐化等老化现象，分别会造成负极端氧复合反应加速、板栅发热加重、浮充电流增加，同时电池内部散热效率有限，老化到后期会出现内部放热和散热的平衡被打破，而出现电池温度持续上升的情况发生。因此，速力思建议定时进行蓄电池在线监测。
由于浮充电流会随着电池温度升高而增大，同步的，电池升温过程会伴随着电池浮充电流的上升。浮充电流的增大同时也会加剧温度上升，形成恶性循环，直至发生热失控。
热失控的诱因
内因：
• 失水；
• 正极板栅腐蚀；
• 负极硫酸盐化。
外因：
• 环境通风散热能力差；
• 环境温度高无空调设备；
• 蓄电池组靠近发热源；
• 整流器直流输出电流中纹波过大；
• 浮充电压设置过高，充电电流过大。
蓄电池监测方法
参考如下热失控模拟曲线，电池使用后期，在内因或者外因的作用下，电池温度和浮充电流开始明显上升，随着时间推移，电池温度和浮充电流持续上升，直至发生热失控，从电池温度和浮充电流明显上升至发生热失控，有一段较长的窗口期（数周至数月），在此期间，有效监控电池温度和浮充电流变化，可以提前发现热失控并采取对应措施，消除风险。
阀控式铅酸蓄电池热失控曲线
从曲线图可以得知，热失控关键的监测参数是：电池温度、电池组浮充电流。
但电池温度会受到环境温度、电池排布方式的影响，电池之间会有一定的偏差，会出现温度上限阈值如果设定过低则容易频繁误报警。且参考如下热失控三个阶段过程可以看出，温度发生明显变化时热失控已经进入第二阶段，电池内部结构开始塌陷，已对电池产生不可逆的损害。所以温度上限阈值如果设定过高则会导致告警过晚而错过最佳的风险处理时间。
热失控三个阶段
而电池组浮充电流相对稳定，外部影响因素少，平稳时期的浮充电流值和电池老化后的浮充电流值相差数倍，避免了纹波波动导致的误报警。所以从设定合理阈值的角度，电池组浮充电流是监测热失控的最佳参数。 所以速力思蓄电池在线监测系统的热失控预警原理为“浮充状态下，浮充电流大于设定阈值则产生预警。”
更多预防和蓄电池监控措施
热失控影响因素 | 预防措施 | 监控措施 | ||
内因 | 失水、正极板栅腐蚀、负极硫酸盐化 | 采购品质相对可靠的品牌的电池 | 电池电压、温度、内阻和组电流；定期测试 | |
外因 | 环境通风散热能力差 | 电池间具备通风能力；电池安装保持10mm以上间隙 | 接维时期确认，定期巡检 | |
环境温度高无空调设备 | 电池间具备温度调节能力（制冷） | 电池间温度监控 | ||
蓄电池组靠近发热源 | 隔离发热源 | 接维时期确认，定期巡检 | ||
整流器直流输出电流中纹波过大 | 采购纹波范围合理的整流相关设备 | 接维时期确认，定期巡检 | ||
浮充电压设置过高，充电电流过大 | 按照供应商提供的浮充电压设定 | 电池组平均电压设定阈值 | ||
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