鋰離子電池由于材料體系及制成工藝等諸多方面因素的影響，存在發(fā)生內(nèi)短路的風險。雖然鋰離子電池在出廠時都已經(jīng)經(jīng)過嚴格的老化及自放電篩選，但由于過程失效及其他不可預知的使用因素影響，依然存在一定的失效概率導致使用過程中出現(xiàn)內(nèi)短路。對于動力電池，其電池組中鋰離子電池多達幾百節(jié)甚至上萬節(jié)，大大放大了電池組發(fā)生內(nèi)短的概率。由于動力電池組內(nèi)部所蘊含的能量極大，內(nèi)短路的發(fā)生極易誘發(fā)惡性事故，導致人員傷亡和財產(chǎn)損失。TE的PPTC及MHP-TA系列產(chǎn)品提供了一種可能的解決方案，可以預防一旦動力電池出現(xiàn)內(nèi)短路時惡性事故的發(fā)生。對于并聯(lián)的鋰離子動力電池模組，當其中一節(jié)或幾節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短時，電池模組中的其他電池會對其放電，電池組的能量會使內(nèi)短電池溫度急速升高，極易誘發(fā)熱失控，最終導致電池起火爆炸。如圖1所示。

 

 

　　常規(guī)的溫度探測在電池升溫時，雖然可以告知IC切斷主回路，但無法阻止并聯(lián)電池模組內(nèi)部的持續(xù)放電，并且由于主回路切斷，電池模組所有的能量都集中于內(nèi)短路電池，反而增加了熱失控發(fā)生的幾率。理想的方案是，在發(fā)現(xiàn)某節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短而升溫時，可以切斷該節(jié)電池與模組中其他電池的連接回路。

 

　　如圖2所示，在單節(jié)電池上組裝TE PPTC或者MHP-TA系列產(chǎn)品，當內(nèi)短路發(fā)生時TE保護器件可以有效地阻斷內(nèi)短路電池與模組內(nèi)其他電池的聯(lián)系，防止惡性事故的發(fā)生。對于單體電池數(shù)量大的動力電池組，配組時對電池及器件內(nèi)阻一致性要求較高，而MHP-TA由于其內(nèi)部雙金屬結構，器件電阻的一致性非常好, 可以極大地滿足對于電池內(nèi)阻的要求。

 

 

　　鋰離子動力電池短路產(chǎn)生的危害極大，因此做好電池組短路保護必不可少，以上的兩種解決方案在電池發(fā)生短路時都可以有效地保護電路。對于過充，系統(tǒng)層面，采用雙檢測系統(tǒng)，同時對電芯和模組的電壓進行檢測；對于外短路，系統(tǒng)層面主要是通過電流關斷系統(tǒng)和主回路保險絲方案。

 

電芯層面應對過充和外短路主要思路是，當達到一定溫度時，能自動切斷電流，這主要是通過對材料、電極和結構來實現(xiàn)。

 

對于碰撞，總的思路是通過車身和電池包本身的結構強度來進行防護，而在電芯層面，豐田是下了一番工夫研究，采用了“隔熱層”（Heat Resistant Layer,HRL）設計。HRL也被用來應對電芯的內(nèi)短路風險，因為電芯的內(nèi)短路，目前整個系統(tǒng)層面是毫無應對方案的。

 

隔熱層HRL的主要思路為，將HRL置于正負極之間，能夠阻止在極端情況下，隔離膜的塌縮，從而即使在急劇溫升時也能保證電芯一定的阻值。在第1代鋰電池上，HRL被涂在電芯的正極上。

 

 

通過測試驗證表明，這種設計方案能較好的應對內(nèi)短路。