对电池的故障类型以及常见的故障,需要一方面应该优化充放电策略和热管理策略等,避免不当的使用条件造成锂离子电池故障;另一方面电池检测‍应该设计有效实用性较高的检测诊断技术,对电池系统状态能够提前预测与识别故障,并识别到故障对象,有助于电池系统安全可靠地运行。

1、热失控

在温度过高的环境下电池的产热速率远远大于散热速率,成百上千的单体堆积,积聚上升的温度加速电池内部众多反应速率。这一系列的反应不仅对活性物质产生不可逆的损失,而且加重电池材料副反应的热能,热能的恶性循环从而导致电池组热失控。大倍率的充放电也易发生内短路、热失控等故障。其原因是较大的充放电倍率会带来较快的产热速率,积聚的热能增加热失控的安全隐患。在大倍率的充电过程中由于锂离子扩散速率受限容易造成析锂、进一步锂枝晶刺穿隔膜造成电池内短路故障。

2、电压跳动

电池的不一致性故障与木桶的短板效应类似,某一性能较差的单体会影响整个电池组的使用寿命安全性与效率。在某一电池组内容量较低的单体会比其他单体更快达到充满或放满的截止条件,使得它经常处于满充满放的状态加速老化,从而加快电池组的容量衰减速率。对于非电池本体故障机理,电池包内若存在连接片紧固螺母的松动现象以及数据采集线的松动易造成电压的跳动。

电池检测‍中电压值直接影响电池是否会出现过充与过放现象,异常的BMS传感器采集到非真实的电压、温度、电流值,错误的信息误导BMS的充放电管理以及故障警报系统,导致电池处于过充、过放、过热、过冷等异常使用条件,进而由这些机理引发渐发性或突发性故障。