桑迪亚实验室开发电池失效预警技术 以更快地检测电池故障

电动汽车的电池可能很快就会失效，有时会在没有太多预警的情况下着火。据外媒报道，桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）的研究人员致力于尽早发现这些失效问题，并为车辆用户提供充足的预警时间。

（图片来源：桑迪亚实验室）

虽然电动汽车中配有检测锂离子电池性能问题的系统，但这些系统并没有关注迫在眉睫的安全问题。桑迪亚电池安全小组成员Alex Bates表示：“电池起火的性质不同，这取决于失效模式。一些电池会自发热数小时，而其它电池则会突然且剧烈地发热。这些电池开始不受控制地发热，最终导致起火。”

当前电池管理系统中的测量方法可以跟踪温度和电压，但这些是安全问题的滞后指标。这意味着预警时间过晚，直到电池即将或已经着火才报警。桑迪亚电池安全主管Loraine Torres-Castro表示：“我们专注于延长报警时间，旨在让诊断系统尽早提供预警，以便人们有时间安全停车和下车。”最终目标是将这个报警系统集成到汽车的仪表板中。

 （图片来源：桑迪亚实验室）

BATLab实验室

为了实现这一目标，Torres-Castro及其团队一直在电池滥用测试实验室（Battery Abuse Testing Laboratory，BATLab）对单个电芯和电池包进行商用现成诊断测试。Torres-Castro表示：“我们的目标是针对不同失效故障对商用解决方案进行基准测试，这些故障表现出的响应不同，需要定制诊断。一种方法不能解决所有问题。我们力求找到能够提供早期预警的特定工具，以适应特定失效情况、电池化学性质和电池工程。”

除了BATLa实验室，桑迪亚在开展这项工作方面具有独特的优势。Torres-Castro表示：“我们的团队拥有广泛的专业知识。我们了解材料科学、电化学和工程学。最重要的是，我们了解电池失效的原因和方式。”

今年早些时候，在期刊《Journal of the Electrochemical Society》上发表的一篇论文显示，桑迪亚的研究引起了广泛关注。Bates表示：“这是一项重要的工作。业界对这个领域很感兴趣。它仍然是开放的。这份手稿在很大程度上引发了讨论，或者至少将其推到电动汽车电池安全的最前沿。”

该论文重点介绍了用于检测失效特征的技术，其影响不仅限于电动汽车电池。Torres-Castro表示：“我们正在与韩国机构合作，以评估该技术在电网储能系统中的潜在用途。我们讨论的是大型电池。”

（图片来源：桑迪亚实验室）

后续步骤

研究人员一致认为，在检测电动汽车电池失效故障方面还有很多工作要做。Bates表示：“下一阶段是了解局限性，并将机器学习算法应用于数据集。我们需要其他方法来检测信号，并确保其快速、准确，且不会出现错误肯定。”

另一重点领域是推进传感器技术，使传感器不仅能够发出警示。Torres-Castro表示：“这些工具还可以启动缓解措施。例如，在收到警示后，系统可以触发电池的热管理系统，开始冷却电池。”

下一步，桑迪亚研究人员将在实验室内检测电动汽车电池包。这些电芯将被拆解，并进行不同规模的测试，以检测市面上当前诊断方法的局限性。Torres-Castro表示：“站在实用电池安全领域的前沿，这非常令人兴奋。我们的工作将延伸到实验室之外。”