找出引发电池故障的根本原因-利用电池温度监测和仿真构建更好的电池供电应用
白皮书
找出引发电池故障的根本原因 - 利用电池温度监测和仿真构建更好的电池供电应用
可充电电池上运行的现代产品的应用通常具有内置传感器和电池管理系统（BMS）电路。BMS 会监测可充电电池系统的电压、电流和温度，这个系统可能是单个电芯，也可能是模块（一组电芯）或电池组（一组模块）。仅仅是监测电池流出的电压和电流通常还不足以用来判断电池的健康状况。
通过监测电池温度，您能够发现潜在的缺陷并迅速隔离故障。BMS 通过监测电池组来确保工作温度保持在最佳范围内。电池温度过高会导致性能下降或发生故障。电池温度过低则会由于内部电化学反应较慢而表现迟缓，从而影响性能。本白皮书重点介绍了与温度相关的常见电池问题，并将展示测试仪器能够从哪些方面帮助您构建更好的电池供电应用。
电池故障机制和需要考虑的问题
- 阳极电极上形成锂镀层或枝晶
- 电极上可能会出现氧化物堆积或微裂纹
- 内部电池隔膜故障可能导致电气短路
监测电池温度的常见挑战
在监测电池温度时，您需要关注热失衡、电池组热点、性能下降和容量这几个方面。
当使用导致热失衡时
大规模应用通常使用模块串联或并联连接的电池组。通过有策略地在电池组上放置热传感器来检测温度波动。较大的电池组热失衡最初通常表现为电池电芯的不均匀影响到了充电和放电电压。长此以往，这种不均匀的变化会加快，一部分电芯会过度充电或过度放电，从而导致电池不成比例地过热。
在充满电的情况下，您可以使 用 BMS 来平衡电芯以及均衡电压和电芯之间的充电状态（SOC），从而最大限度减少热失衡。电池制造商还可以选择开路电压非常接近的电芯批次来构建电池组并尽量控制 SOC 波动。产品应用设计也可能导致热失衡。例如，电池组的冷却系统不足以应对某些恶劣的外部环境。
电池组发热点
电池温度监测有助于发现发热点。根据电池应用的重要性，有时候在一个电池组中有策略地放置几个传感器就已足够。但是，在电动汽车等需要关键性能的应用中，您可以在每个电池组模块上放置一个温度传感器。发热点往往出现在电池组中较弱的电芯上。较弱的电芯容易受到应力过大的影响，导致性能逐步下降。它们在运行过程中会比正常的电芯发热更快，因为它们的性能难以与好的电芯保持一致。
发热点还可以提醒您电芯或模块有可能受损。如果电池组受到物理冲击，电芯的内部结构（如电极或聚合物隔膜）可能被刺穿或变形。如果发生了这种情况却没有采取干预措施，电芯损伤可能会加剧并且导致热失控，有可能起火或爆炸，因此检测发热点、找出故障电芯并快速替换至关重要。造成发热点的其他原因还有端子连接不良、散热元器件故障和外部电缆短路
电池性能和低使用容量
电池温度监测是一个主动的闭环过程，目的是让电池组在最佳充电和放电温度范围内运行。在寒冷的环境中，由于电化学反应较慢，电池性能也会受到影响。电池的容量会显著下降，电池甚至可能会停止工作。如果电池系统的运行温度超出了制造商的技术指标，则更需要引起注意。电池续航时间会缩短，较弱的电池与性能良好的电池之间的差距会越来越大。热失衡和发热点会在此时开始出现。
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