【原创】超级快充风起云涌，如何应对电池“热失控”？

中国粉体网讯  充电时间长、续航里程短是新能源汽车的痛点，为更好的替代传统能源汽车，必须解决充电、续航的关键技术问题，而快充、超快充是解决这些问题的最佳手段。

（一）超级快充进入快车道

2024年被业界誉为超充发展的元年，国家层面大力推动充电基础设施建设的同时，各地政府也积极响应，加速超充站点的布局。广州、海南、深圳等地纷纷提出打造“超充之都”、“超充之岛”和“超充之城”的战略目标，预示着超充时代的全面来临。

◈国家发展改革委、国家能源局等部门发布《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》

◈财政部、工业和信息化部、交通运输部联合印发《关于开展县域充换电设施补短板试点工作的通知》

2024北京国际车展上，亿纬锂能正式发布商用车超充电池——开源电池；宁德时代发布全球首款兼顾1000公里续航和4C超充特性的磷酸铁锂电池新品——神行PLUS；欣旺达发布了全新闪充电池3.0。此外，中创新航、孚能科技、蜂巢能源、国轩高科等企业也相继发布了自身的超充电池产品或研发进展。

（图源：IT之家）

目前不少龙头整车企业已推出搭载800V高压的车型，如广汽昊铂HT、小鹏G9汽车、小米SU7、比亚迪仰望U8、腾势D9DM-i、阿维塔11等。据不完全统计，截至今年4月份，市面上已发布的800V车型接近60款。根据《中国高压快充产业发展报告》预测，2026年底，国内基于800V平台打造的车型渗透率将会接近一半。

（二）超充背景下的“热失控”、可靠性问题频发

伴随着超级快充的发展，消费者对电动汽车的需求已经从充电、续航等里程焦虑转向“热失控”的安全焦虑。在电池组中,若局部区域电池发生的热失控事件失去控制，将扩展到周围区域的电池，从而导致不可控的危害，如起火、冒烟、爆炸等，因此，抑制“热失控”尤为重要。

此外，电池的可靠性对温度也十分敏感，在30℃~40℃的工作温度范围内，电池温度每增加1℃，寿命就减少2个月。索尼公司的18650电池在45℃下循环800次后容量损失了37%，在55℃下循环491次后，容量损失超过71%。

（三）动力电池热管理系统常用的导热材料

为了保持动力电池在合理温度下工作，需要及时将产生的热量散发出去，通常采用风冷、液冷这2种主动冷却方式对电池进行冷却。两种方式都是先将热量从电池系统传递给冷却管，再通过冷却管将热量传递到空气中。为使冷却管达到最佳的散热效果，需要在冷却管和电池之间填充高导热材料。其中，导热界面材料、热管的应用是比较广泛的。

1.导热界面材料

常用的导热界面材料，多以树脂为基体并按需添加导热填料。树脂基体材料易于变形可以很好的弥合间隙，以增加有效接触面积，但树脂基体热导率差，需填充导热填料调节热导率。

填料种类可以分为三大类，分别为金属导热填料、碳基导热填料、无机导热填料。常见的金属导热填料主要包括铝、铜、银等；碳基导热填料主要有石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等；无机导热填料主要有氮化硼、碳化硅、氮化铝等。

导热胶具有易实现自动化涂胶的工艺优势，且具有良好的延展性，能充分填充电芯模组底部与冷却板表面之间的间隙，同时可均衡电池包的温度。单体间填充导热胶较填充空气更有利于保持温度一致性。在电池热管理中，常用的导热胶及其应用特性如下：

相变材料被视为一种更环保的温度控制方式。导热相变材料具有高储热密度，能够吸收电池在使用过程中释放出的热量，从而有效防止电池发生热失控。其独特的相变特性使得它在特定温度范围内能够吸收或释放大量热量，实现对电池温度的有效控制。

导热相变材料通常被放置在电池单元之间或电池模块的表面，以形成一个热隔离层。当电池温度升高时，导热相变材料开始吸热并发生相变，将热量储存在材料内部。这样，电池的温度上升速度得到减缓，从而避免了电池热失控的发生。

相变冷却系统结构图（图源：建模与仿真）

2.热管冷却

热管利用工作流体的相变来实现传热过程，最初由Gaugler于1942年提出的，但在1962年由Grover发明后才开始发展。与相变材料不同的是，相变材料在电池热管理系统中在固、液两种状态中发生转变，而热管的工作流体是通过蒸发冷凝在气、液两相发生相变。热管的种类主要有圆形热管、振荡热管、回路热管、平板热管等多种。

参考来源：

[1]张世恒等，快速充电条件下的电池热管理研究进展

[2]刘欣，相变冷却与液冷耦合的锂离子电池热管理模拟及优化控制

[3]《中国高压快充产业发展报告》

（中国粉体网编辑整理/梧桐）

注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！