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理想汽车登顶刊:他们把电池自燃的概率算到了百万分之一
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昨天刷到理想的这篇帖子:“近日, #理想汽车 # 动力电池团队薛博等人与中国科学院物理研究所合作的最新研究论文,被电动交通领域国际顶级学术期刊《eTransportation》正式收录(图1)。该研究在行业内首次实现了“电芯自发热失控概率”的定量评估,是中国新能源车企在电池安全基础研究领域所取得的一大突破性进展。”

第一时间看了一下,确实很值得一聊:电池安全这块,大家伙都是怎么怎么做和宣传的?首先单体电芯,各种穿刺、挤压不起火,其次是防止热蔓延,单个电芯热失控别搞整个电池包废掉,起码多留点警示时间,放心了吗?还没有,因为自己的电池不是永远在实验室里。理想这次的工作,就是做在单个电芯热失控之前:对起始单元的热失控进行概率估计。

微博原文

过去我们评价电池够不够安全,大多依赖针刺、挤压等单次极端实验得出结论的“定性”判断,当时不起火=电芯安全,但当车辆行驶五年、十年,经历数千次充放电后,电池自燃的概率究竟是多少?不知道,但肯定不是实验室里的状态。

实验室里的“满分”电池,在现实复杂的用车场景下,由于老化程度、荷电状态以及环境温度的不断变化,其安全状态是动态波动的。理想汽车研究团队的核心逻辑是: 既然绝对的零风险不存在,那么我们就把风险量化到极致。将电池包首个电芯自发热失控的概率,精准量化到了 ppm(百万分之一) 级别。即使是概率极低、极偶然的单体电芯失效,也能在数字化模型中被捕捉。

那是怎么做到的呢?

以前大家觉得电池自燃是“随机抽奖”,没法算。理想的做法是把电池自燃这个复杂的“黑盒”拆解成了两个连续发生的概率:P1 和 P2,电池内部先得有个“小故障”,然后这个“小故障”得倒霉到一定程度,才会“烧起来”——P1  是“出事的引子”, P2  是“失控的后果” 。只有当两个条件同时满足时,电池才会发生自发热失控。

先说P2,它代表的是就是一旦电池内部发生了内短路,它到底有多大概率会演变成剧烈的“ 热失控 ”(起火、冒烟)。 因为并不是所有的内短路都会起火。如果内短路很轻微,热量能散发出去,电池可能只是发热或性能下降;只有当短路瞬间释放的热量超过了电芯的承受极限,才会起火。

怎么判断内短路后会不会起火?他们通过精细化的针刺实验(Nail Penetration),模拟不同深度、不同程度的内短路,观察哪些情况会起火,哪些不会。研究发现 P2 是动态变化的。比如电池电量越高,或者电池越旧,P2 的数值就越大,意味着一旦出事,起火的风险越高。通过老化数据、荷电状态等多维度参数的修正,系统也会更加准确。

而P1 代表的是:在没有任何外部破坏的情况下,电池内部自己发生“内短路”的可能性。 比如电池在生产过程中可能存在极微小的杂质、毛刺,或者在长期使用中产生了锂枝晶。理想汽车通过云端大数据,分析了15.5万个电池包的实际运行数据。通过算法监测电池的电压、温度等微小异常,回溯并计算出:在真实道路上跑的车,平均有多少颗电芯会憋出一个“内短路”的小故障。

最后,把这两个概率一乘,就得到了那颗初始电芯发生自发热失控(STR)的总概率。

如果 P1 很低(制造工艺极好/维护状态良好),即使 P2 高,整体也很安全。

如果 P2 很低(电芯材料耐受力强),即便内部有点小短路,也不会烧起来。

通过把这两个数算清楚,实现了  ppm (百万分之一)  级别的精准预测。理想当然也不会纸上谈兵,量化了电芯热失控概率,就可以实施精准的安全管理与充电优化策略,将风险严格控制在安全阈值内。

防止热蔓延更多的是事后防御,电池安全应该也必须再往前走一点,不玩“幸存者偏差”的博弈,多一点有所把握的概率,主动预防,是更好的答案,给理想点赞。

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