目前影響新能源汽車大規(guī)模推廣應用的因素包括電池系統(tǒng)成本、續(xù)航里程以及電池系統(tǒng)安全性等。隨著新能源汽車技術的發(fā)展，安全性日益得到重視，動力鋰離子電池在過充電、針刺、碰撞情況下易引起連鎖放熱反應造成熱失控，造成冒煙、失火甚至爆炸等。同時動力電池的性能，包括能量密度、使用壽命受溫度變化影響，所以熱管理的重要性進一步體現(xiàn)出來。

電池系統(tǒng)熱失控原因

動力電池系統(tǒng)一般主要由電池模組、電池管理系統(tǒng)BMS、熱管理系統(tǒng)以及一些電氣和機械系統(tǒng)等構成。車輛在不同的行駛狀況下，單體電芯由于其自身有一定的內阻，在輸出電能的同時會產生一定的熱量，使得自身溫度變高，當自身溫度超出其正常工作溫度范圍間時會影響電池的性能和壽命。而電動汽車上的動力電池系統(tǒng)是由多個動力電池單體電芯構成，動力電池系統(tǒng)在工作過程中產生大量的熱聚集在狹小的電池箱體內，熱量如果不能夠及時地快速散出，高溫會影響動力電池壽命甚至出現(xiàn)熱失控，導致起火爆炸等。

目前國內的熱管理研究較多關注在散熱上，更準確地說是集中在電池系統(tǒng)箱體和模組層面上，比如液冷系統(tǒng)的應用。而在電芯層面上的隔熱防控并沒有過多關注。從動力電池系統(tǒng)的設計上可以看到，在進行熱管理系統(tǒng)設計時需要考慮到電芯單體和電池模組這兩個層次的結構。因此在電池系統(tǒng)的整體設計中就必須要考慮到電芯單體和電池模塊所在位置的溫度環(huán)境的影響。因此在設計電池模塊排列時，若單體電池之間排列緊湊且沒有散熱和隔熱措施的話，電池組在充放電時溫度會急劇上升，存在嚴重的安全隱患。

因此需要通過電池熱管理技術研究，加強電池的加熱和散熱能力，保證電池工作在合適的溫度范圍內和保持電池箱內合理的溫度分布。研究需要從單體級別的熱失控產生機理及特性方面逐步擴展到由單體熱失控觸發(fā)繼而傳播到整個電池系統(tǒng)的熱失控級別。

電池系統(tǒng)有無隔熱的對比分析

曾有研究表明在電池單體之間設置隔熱層，阻斷失控單體向臨近單體傳熱，同時，隔熱層不完全封閉，單體之間留有對流通道，有利于失控單體產生的熱量在整個電池包內散熱，避免局部過熱。在《車用動力電池熱防護與散熱集成研究》中，設置四種方案進行熱失控時的熱性能分析（如下圖所示）：

方案一：代表電池單體間不添加任何散熱隔熱措施

方案二：代表電池單體間安置隔熱板

方案三：代表電池單體間安置熱管組

方案四：代表單體間錯落安置隔熱板與熱管組

通過對以上4種方案下正常工況與熱失控時電池組的散熱與隔熱性能進行分析，對比驗證該集成系統(tǒng)的熱管理性能，并探究了隔熱板厚度對于熱失控傳播的阻隔作用結論如下：

（1）四種方案對比表明，方案二阻熱性能突出，可有效延緩熱失控傳播，但是散熱性能較差，僅僅依賴隔熱板和自然散熱無法滿足電池組熱管理需求。方案三散熱性能良好，但隨著放電倍率增大最大溫差驟升。同時，熱失控觸發(fā)后阻熱性能遠低于方案二和方案四。而方案四不僅大大增強了電池組的散熱能力和電池組內各單體溫度均勻性，其高隔熱性能還可有效阻斷熱失控傳播。

（2）通過改變隔熱板厚度，增強電池組散熱能力，可有效阻斷熱失控傳播。當隔熱板厚度由1mm增加到2mm時，在保證熱管正常工作的前提下，可將熱失控阻斷在隔熱板之前。

（3）合理的隔熱措施與冷卻方式相結合不僅能有效提高電池組工作溫度區(qū)間的穩(wěn)定性，還能有效阻斷熱失控。

隔熱材料應用案例分析

下圖是通用汽車公司 Volt的電池熱管理系統(tǒng)采用了液冷式散熱方式的解剖圖。在單體電池間設置有金屬散熱片（厚度為 1mm），并在散熱片上留有毛細管結構，以便冷卻液能夠在毛細管內流動進而帶走熱量，實現(xiàn)散熱的目的。隔熱方案則采用了在電芯與電芯之間放置泡棉的方式。