電動汽車電池存在快速失效的風險，有時還會在沒有預警的情況下起火。據外媒報道，美國桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）正致力于提前識別此類故障，以便為車輛乘員提供足夠的預警時間。盡管電動汽車已配備能夠探測鋰離子電池性能問題的系統，但此類系統并不關注迫在眉睫的安全問題。

電池故障診斷系統測試（圖片來源：桑迪亞國家實驗室）

桑迪亞國家實驗室電池安全研究團隊成員Alex Bates表示：“電池起火的特性會因故障模式的不同而不同，一些電池的自燃會持續數小時，而其他電池這可能突然發生劇烈的火情。當電池開始不受控地溫度升高時，最終就會引發火災。”

目前電池管理系統中的測量手段僅涵蓋溫度與電壓數據，屬于電池安全事故的滯后性指標，這意味著在電池即將起火或已經起火的情況下，系統才會發出警報，而此時為時已晚。

桑迪亞國家實驗室電池安全研究團隊負責人Loraine Torres-Castro表示：“我們的重點在于延長預警時間，目標是讓診斷系統能夠提早預警，確保有足夠的時間將車安全停下，乘員安全撤離車輛。此外，最終目標是將此類預警系統集成至汽車的儀表板中。”

為了實現上述目標，Torres-Castro及其團隊一直在電池濫用測試實驗室（Battery Abuse Testing Laboratory，BATLab）對單個電芯和電池組利用現有的商用診斷方法進行測試。她表示：“我們的目標是針對不同故障（表現出不同反應并需要定制診斷的）對商用解決方案進行基準測試。一刀切的方法并不適用所有故障類型，我們致力于尋找能夠針對特定故障條件、電池化學特性以及電池工程提供早期預警的專用工具。”

桑迪亞國家實驗室在該研究中占據獨特地位，不僅歸功于其BATLab，還因為其研究團隊具備廣泛的專業知識，精通材料科學、電化學、工程學，尤其重要的是，了解電池如何失效以及失效原因。

2024年年初，《美國化學學會期刊（Journal of the Electrochemical Society）》刊載了一篇有關桑迪亞國家實驗室該項研究的論文，引發了廣泛關注。Bates表示：“這是一項至關重要的研究，業內對該領域表現出濃厚的興趣。此外，該領域尚未得到充分探索。該論文極大地推動了該話題的討論，特別是將電動汽車電池安全的問題推向臺前。”此外，該論文重點介紹了用于探測故障跡象的技術，其應用范圍不僅限于電動汽車電池。Torres-Castro解釋道：“我們正與一家韓國機構合作，評估該項技術應用于電網儲能系統的潛力，我們所討論的是大型電池應用。”

下一步工作

Torres-Castro和Bates都認為，在電動汽車電池故障探測領域仍有很多研究工作亟待開展。“下一步是深入理解現有技術的局限性，并將機器學習算法應用于數據集，我們還需要探索其他分析信號的方法，以確保探測過程既迅速又準確，同時避免誤報。”

另一個重點關注領域是提升傳感器技術，使其不僅能夠發出警報，還能夠激活緩解措施。例如，在收到預警時，該系統能夠觸發電池的熱管理系統，以開始給電池降溫。下一步，桑迪亞國家實驗室將在實驗室中拆解電動汽車的電池組，并以不同的規模進行測試，以評估當前市場上診斷工具的有效性和局限性。