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[分享] PTC热敏电阻在新能源汽车锂电池过热保护中的作用

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PTC热敏电阻,即正温度系数热敏电阻,是一类阻值随温度提高而增大的温度传感器材料,目前在部分消费类电池和动力电池中有广泛应用。在锂离子电池中安装PTC热敏电阻元件后,当电池因过充而升温时,电池内阻迅速提高,从而限制电流,从而实现对电池的自动保护。

  今天,为大家介绍一下目前在新能源汽车领域面临的电池热稳定性问题,以及其中的PTC热敏电阻的作用。


电动汽车安全面临锂电池过热起火爆炸等问题的考验 资料图

  我们知道,随着大量电动汽车投入使用,电池一致性差的质量问题正在逐渐暴露出来。来自国家市场监督管理总局的数据显示,2018年,我国至少发生了40起涉及新能源汽车的火灾事故,相当于平均每月约发生3起火灾事故。与此同时,新能源汽车还存在三电安全问题突出、召回比例高等问题。新能源汽车的安全形势值得警惕。





锂电池起火爆炸,资料图

  从锂电池本身化学构造角度来分析,锂电池起火爆炸是由于锂离子电池热失控而产生的,根源主要是电极和电解液之间产生的剧烈的化学放热反应,热量的无限制扩散造成。

  研究表明,在对电池系统的热分析中,磷酸铁锂的热稳定性从材料上来讲是最好的。电池的安全性首先取决于自身材料的安全性。要增加电池的安全性,高能量的电池就可能需要在系统设计当中加入特定的保护装置,比如冷却系统、防爆系统等。

  在单体层面,除常规热安全设计外,更重要的是要建立单体自激发热保护。让单体能根据自身感受的温度,调整自己的电流输出或功率输出。电池如果可以关闭反应,其产热也就终止了。


PTC热敏电阻,资料图

  这其中,起到温度传感器监测作用的PTC热敏电阻材料,其重要特征便是温度升高到一定程度时,该材料就会从一个良好的导电态变成绝缘态,这将是单体热保护技术中的重要路径之一。

  正温度系数热敏电阻,即PTC(positive temperature coefficient)。它是一类阻值随温度提高而增大的温度传感器材料。PTC在锂离子电池中的应用已经研究多年,目前在部分消费类电池和动力电池中有广泛应用。

  具体来说,在锂离子电池中安装PTC热敏电阻元件,综合考虑了电池内部的压力和温度。当电池因过充而升温时,电池内阻迅速提高,从而限制电流,使正负极之间的电压降为安全电压,实现对电池的自动保护功能。

  不可否认的是,今后和未来一段时间,电池的安全性问题,将伴随系能源汽车电池比能量的提高而变得愈加严峻。相信,在未来,随着PTC热敏电阻等温度传感器检测技术的发展,一定可帮助解决汽车锂电池过热保护的老大难问题,我们拭目以待。


来源:传感器专家网





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