鉅大LARGE | 點擊量：1278次 | 2019年04月30日
動力電池的安全性問題及其對應的防范措施
動力電池安全性是新能源汽車大規模推廣應用過程中，消費者最關注的焦點問題之一。今天，我們就來答疑解惑，帶大家深入了解動力電池的安全性問題及其對應的防范措施。
問
動力電池系統的安全性問題的層次？
答：鋰離子動力電池系統由多節電池組成，實際的車載工作條件復雜，其安全性問題表現為3個層次。
電池系統安全性的【演變】。安全性事故發生前，有兩種情況。一種是電池系統長期老化帶來的可靠性降低，也稱之為安全性【演化】；另一種是突發事件造成電池系統損壞并引發電池熱失控與起火燃燒，也稱之為安全性【突變】。安全性的【演化】與【突變】統稱為【演變】。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池系統安全性事故的【觸發】。電池系統長期老化與突發事件造成的電池系統損壞，可能會進一步【演變】為鋰離子動力電池的熱失控與起火燃燒。鋰離子動力電池從正常工作到發生熱失控與起火燃燒的轉折點稱為【觸發】。
電池系統安全性事故的【擴展】。單體電池或電池組內部分電池發生熱失控【觸發】之后，熱失控與燃燒短時間內放出大量的熱量。這些熱量向周圍電池與電池系統附件傳遞，會帶來相應的次生危害，如周圍電池依次發生熱失控與燃燒，或火焰傳播點燃車內線束與內飾等。這類熱失控與起火向周圍傳播的現象稱為事故的【擴展】。
問
會有什么原因造成動力電池熱失控呢？
答：造成鋰離子動力電池熱失控事故的觸發原因很多，根據觸發的特征，可以分為機械觸發、電觸發和熱觸發。3類觸發形式具有一定的內在聯系。一般地，機械觸發會引發短路并造成電觸發，而電觸發產熱造成了熱觸發，熱觸發造成的熱失控是事故觸發的核心。其他觸發形式的機理分析都離不開對于熱觸發機理的研究。對于熱觸發機理的研究，最為理想的研究儀器是絕熱量熱儀，對于大型動力電池而言，需要采用大型動力電池量熱儀（EV-ARC）來進行熱失控特性的測試。
機械觸發包括擠壓、針刺、跌落等，主要特征是電池受力發生形變；電觸發包括外短路、內短路、過充電、過放電等，主要特征是觸發過程中存在電流流動；熱觸發包括異常加熱、火焰加熱等，主要特征是電池持續吸收環境中的熱量而溫度升高。
問
如何針對性地設計防范熱失控擴展？
答：首先，需要防止火焰的發生。可以通過閥體噴射方向的設計，來引導火焰的生成方向；也可以加入滅火劑來進行滅火。當然，動力電池系統通過了安全性測試標準，火焰發生的概率已經得到降低；同時，動力電池系統密封性良好使電池系統內部氧氣含量不足，也不利于火焰的生成與發展。其次，要考慮高溫氣體擴散對電池系統其他部件的影響。部分電池已經具有能夠及時排出高溫氣體的系統。
同時，要適當阻隔電池之間的傳熱路徑，如在單體電池之間設置隔熱層。需要注意的是，在熱管理中，電池殼體間可能預留有空氣空隙以供風冷，并將相鄰電池隔開。但是在熱失控擴展過程中，熱失控電池膨脹，空氣空隙將因為電池的膨脹而消失。此時，電池與電池之間的傳熱仍然是快速導熱，用單純預留空氣空隙的方法防范熱失控擴展是行不通的。
另外，可以通過在單體熱失控觸發之后，增強電池系統內部的散熱；將故障電池周圍的電池進行放電；在電池之間填充相變材料吸收熱量等方法來抑制熱失控的擴展。
問
電池事故防范與安全性監控
答：動力電池系統安全性設計以防范熱失控事故為核心，動力電池系統的安全性設計需要考慮事故的【演變】、【觸發】與【擴展】等因素。防范熱失控事故的觸發，可以通過改善單體電池材料的安全性實現，也可以利用電流斷路器、正溫度系數電阻（PTC）等安全器件實現。
除了進行安全性設計以外，動力電池系統在運行過程中需要進行妥善的管理，以防止電池系統遭到濫用，并對于可能的事故觸發傾向進行監測與預警——動力電池系統安全性監控。動力電池管理系統（BMS）的一個重要功能即是對于動力電池系統的安全性進行監控。
鄧曉光院長有話說！
合眾汽車工程研究院副院長鄧曉光
動力鋰離子電池的安全性始終是電動車發展、為大眾所接受的至關重要的問題，是生命線。合眾的三電研發團隊擁有十萬輛電動車的量產經驗，對于電池安全問題在實踐中積累了大量的經驗，并且在電池系統自主設計開發過程中與UL權威機構進行合作，目標就是讓用戶車輛的電池都經過UL2580國際權威的安全認證。為此，合眾從電芯到模組Pack設計，再到BMS電池管理系統在電池安全問題上毫不讓步，全生命周期內孜孜以求。
1.加強電芯安全，并結合可靠的電池管理系統來確保電芯正常工作，減少電芯熱失控發生。從電芯供應商的控制和管理上，參與到生產制造的關鍵環節，共同評審及控制來料雜質，制造毛刺等潛在風險。針對車型共同設定老化試驗條件，關注老化電池的演變，嚴控全周期的風險，這也是熱失控管理的難點。
2.設計更合理的模塊Pack結構和模塊排布方式減少熱擴散。尤其是在電池高壓連接檢測和阻燃隔離設計上，合眾有自己的主張和要求。
3.合眾在整包層面設計熱氣疏導結構和防爆閥抑制明火，防止電池包爆炸。
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