動(dòng)力鋰電池，幾乎全部的規(guī)劃都打有安全的烙印，外殼的防水規(guī)劃，電池包的強(qiáng)度規(guī)劃，熱管理體系，BMS的溫度監(jiān)測(cè)、煙霧報(bào)警、防過(guò)充過(guò)放程序等等。安滿是動(dòng)力電池包的重中之重。

如果可以釜底抽薪，動(dòng)力鋰電池自身足夠安全，則周邊工程的規(guī)劃將會(huì)變得無(wú)比自在，本錢(qián)也會(huì)應(yīng)聲而下。那么什么樣的鋰電池是安全的鋰電池？

1動(dòng)力鋰電池的根本組成

以圓柱形電池為例，如上圖所示，鋰電池的首要結(jié)構(gòu)包含殼體，正極，負(fù)極，隔閡，電解液，安全閥等安全保護(hù)裝置以及一些導(dǎo)電密封輔佐結(jié)構(gòu)。

殼體，是整只電芯的保護(hù)層，對(duì)電芯起到支撐、阻隔和絕緣等保護(hù)性效果。軟包電池，沒(méi)有高強(qiáng)度的殼體，其在小規(guī)模成組今后，也要規(guī)劃具有必定強(qiáng)度的殼。

直接參加電池電化學(xué)進(jìn)程的是正極、負(fù)極和電解液，可以說(shuō)它們是事端的源頭，也是真正解決安全問(wèn)題的病根所在。

2正極、負(fù)極和電解液的安全性問(wèn)題

鋰電池的安全事端，無(wú)論是電芯老化或者自身質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的自?xún)?nèi)而外的過(guò)熱，從而導(dǎo)致熱失控，仍是因?yàn)榻煌ㄊ露嘶蛘咂渌?lèi)型的濫用造成的熱失控，事端發(fā)作總要閱歷電芯資料劇烈反響的進(jìn)程，如果可以阻斷這個(gè)點(diǎn)，則電池可以失效，但永久不會(huì)燃爆。

2.1電解液

電解液存在兩個(gè)方向的問(wèn)題，自身簡(jiǎn)單焚燒，又具有與正負(fù)極資料發(fā)作反響的傾向。

初中化學(xué)告訴我們，焚燒的三要素：可燃物（焚燒的物質(zhì)），助燃物（氧氣）和燃點(diǎn)（到達(dá)可燃物的焚燒溫度）。三個(gè)條件缺一不行，阻斷其中之一，焚燒便不會(huì)發(fā)作。電池自身安全性，電池資料不行燃是安全隱患的終結(jié)者。

現(xiàn)在常見(jiàn)的電解液都是有機(jī)溶劑質(zhì)地，是極易焚燒的材質(zhì)。而電解液與正極發(fā)作副反響的產(chǎn)品，就包含氧氣。因此，電池一旦積聚了較多熱量，到達(dá)較高溫度，連鎖反響都會(huì)給電解液焚燒提供條件。

問(wèn)題在于，電解液傳輸電荷的能力，對(duì)電池的電壓有直接的影響。當(dāng)前人們關(guān)于高電壓，高能量密度的追求，只要有機(jī)電解液才能滿意，因此暫時(shí)沒(méi)有找到更適合的材質(zhì)作為替代。

2.2正極資料

正極資料的安全性問(wèn)題首要存在于兩個(gè)方面。一個(gè)是充電狀況下，資料結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性，另一個(gè)是電池高溫下，正極資料與電解液的反響腐蝕問(wèn)題。

正極資料的安穩(wěn)性問(wèn)題，首要出現(xiàn)在過(guò)大電流充電進(jìn)程中，與資料不匹配的鋰離子脫出速率會(huì)沖垮資料晶格結(jié)構(gòu)，損壞的部分資料反過(guò)來(lái)堵住離子通路，添加了離子嵌入難度。這個(gè)進(jìn)程中會(huì)有熱量堆集，是引發(fā)鋰電池事端的一種常見(jiàn)原因。

正極被電解液腐蝕，放出少量氣體和熱量，這是電池使用進(jìn)程中老化的一個(gè)重要原因。但正極與電解液的劇烈反響，一般出現(xiàn)在電池溫度已高的階段，一般超過(guò)200℃，是熱量爆發(fā)式生成的重要力量。反響不光放出很多的熱，還會(huì)有氣體產(chǎn)生，使得事端的危害或許晉級(jí)。

2.3負(fù)極資料

負(fù)極資料的安全性，首要圍繞其熱安穩(wěn)性進(jìn)行觀察，其安穩(wěn)程度與下面三個(gè)要素有關(guān)：電解液中電解質(zhì)的類(lèi)型，石墨負(fù)極中嵌鋰碳含量的多少以及石墨負(fù)極使用的粘結(jié)劑的品種。

電解質(zhì)類(lèi)型，石墨負(fù)極在初次充電化成中，形成保護(hù)膜SEI膜。SEI膜的存在，阻撓了石墨與電解液的進(jìn)一步劇烈反響。但電解液中的LiPF6對(duì)SEI膜的分化有促進(jìn)效果，使得鋰電池在大約60℃的儲(chǔ)存進(jìn)程中，就可以出現(xiàn)分化并放熱。因此電解質(zhì)的成分對(duì)負(fù)極安穩(wěn)性有直接影響。

嵌鋰碳，有研討表明，負(fù)極中嵌鋰碳的含量高，會(huì)帶來(lái)負(fù)極與電解液更激烈的反響。嵌鋰碳是在充電進(jìn)程中形成，電池電量越高，其嵌鋰碳的含量也就越高。嵌鋰碳的影響，只能在電量高的階段加強(qiáng)其他安全辦法，卻無(wú)法防止高濃度嵌鋰碳的現(xiàn)象出現(xiàn)。

負(fù)極粘結(jié)劑的品種，粘結(jié)劑在反響中是否添加體系反響放熱并沒(méi)有定論。不同類(lèi)型的粘結(jié)劑，參加反響的形式不同，有的成為嵌鋰碳反響的助劑，有的自身參加反響后失效，加快負(fù)極結(jié)構(gòu)走向潰散。

以上三個(gè)方面的影響，發(fā)作的溫度由低到高，SEI膜的溶解，作為損壞式連鎖反響的初步，阻撓它發(fā)作意義重大。

3安全性能的改進(jìn)方向

3.1電解液

阻燃劑

在本來(lái)電解液的基礎(chǔ)上加入阻燃劑，具有可行性，僅僅特別恰當(dāng)?shù)淖枞紕┻€沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。佛化物阻燃效果較好，但本錢(qián)高；烷基磷酸酯，加入電解液后，降低了導(dǎo)電率，阻燃效果也一般，因此不能算是好的挑選；氮化物阻燃效果不明顯，且具毒性，根本不行行。阻燃劑是比較現(xiàn)實(shí)的技術(shù)路線，僅僅還需求時(shí)刻和人力的投入。

固體電解質(zhì)

聚合物電解質(zhì)，是真正的固態(tài)電解質(zhì)和電解液之間的中心形態(tài)，是干態(tài)聚合物電解質(zhì)和電解液的并存狀況。但聚合物電解質(zhì)在安全性上，比之電解液現(xiàn)已有很大提高，在漏液和焚燒性方面都有進(jìn)步。

在新聞中看到，某公司發(fā)明了不焚燒電解液。如果果然如宣傳的那樣，將是革命性的成果。

挑選恰當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)

經(jīng)過(guò)對(duì)電解鹽類(lèi)型的挑選，減少SEI膜溶解的幾率。

3.2正負(fù)極資料

從改善資料熱安穩(wěn)性的視點(diǎn)出發(fā)，挑選分子結(jié)構(gòu)更安穩(wěn)的材質(zhì)。負(fù)極，關(guān)于碳資料來(lái)說(shuō)，球狀結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)安穩(wěn)性好；跨越品種，尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰又比全部石墨材質(zhì)的負(fù)極安穩(wěn)性好。2.3中所述的各種安全問(wèn)題，鈦酸鋰都不存在，是當(dāng)前負(fù)極資料中最安全的一種。

正極資料的可挑選規(guī)模并不大，鈷酸鋰，因?yàn)榘卜€(wěn)性差，使用的規(guī)?，F(xiàn)已越來(lái)越小。動(dòng)力電池主流的三種正極資料，磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元資料。從安全性視點(diǎn)考慮，磷酸鐵鋰的安全性最好，錳酸鋰次之，三元相對(duì)較差。

4安全輔佐辦法

在無(wú)法完全解決正負(fù)極資料和電解液的安全隱患的時(shí)候，人們退而求其次，采用一些輔佐手法，首要發(fā)揮阻斷、報(bào)警、阻隔的效果。這些辦法詳細(xì)包含以下幾種。

安全閥

安全閥的規(guī)劃目的，是當(dāng)電芯內(nèi)部壓力增大到必定值時(shí)，期望它敞開(kāi)，防止電芯爆炸，產(chǎn)生惡劣的影響。但安全閥敞開(kāi)后，往往伴隨著電解液的泄漏，如果電解液可燃，則是扒了東墻補(bǔ)西墻的效果。在電芯真正發(fā)作熱失控后出現(xiàn)焚燒的階段，安全閥還或許成為小小的火焰噴發(fā)器，使得焚燒物質(zhì)在更大規(guī)模內(nèi)傳達(dá)。因此，安全閥的規(guī)劃需求全面周到的考慮。

溫度靈敏電阻

在電信回路或者模組之間的連接導(dǎo)體上添加正溫度系數(shù)的溫度靈敏電阻。正常運(yùn)行時(shí)，其電阻近似于一段導(dǎo)線，當(dāng)大電流發(fā)作時(shí)，受電流熱效應(yīng)的影響，其溫度上升到必定值，內(nèi)阻突然上升，到達(dá)根本阻斷短路電流的目的。這樣的裝置往往只能在外部短路的進(jìn)程中發(fā)揮效力，關(guān)于內(nèi)短路引起的熱失控，效果較小。

熔斷器

類(lèi)似于前面所述溫度靈敏電阻的效果，僅僅熔斷器是在遇到大電流后自動(dòng)堵截回路，是一種不行恢復(fù)的安全手法。熔斷器的選取值需求預(yù)留比較大的余量，防止誤動(dòng)作帶來(lái)的影響。

隔熱墻規(guī)劃

出于阻隔熱失控電池的考慮，將整個(gè)電池包分割成若干區(qū)域。某一個(gè)區(qū)域發(fā)作熱失控時(shí)，防止其他區(qū)域受到牽連。是一種被迫減小人員傷亡的手法。

煙霧報(bào)警器和救活器

現(xiàn)在現(xiàn)已在客車(chē)上強(qiáng)制應(yīng)用，煙霧報(bào)警器檢測(cè)到火災(zāi)信息，電池管理體系當(dāng)即發(fā)動(dòng)救活器噴發(fā)救活劑進(jìn)行救活。這種方法的效力，往往取決于檢測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)發(fā)作的傳感器的靈敏性和準(zhǔn)確性。

總歸，挑選使用安全性好的電芯，是動(dòng)力電池包規(guī)劃，提高安全性的起點(diǎn)。電芯的安全性，除了依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T31485-2014和GB/T31467.3的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷以外，了解電芯安全性的由來(lái)也提高規(guī)劃者的掌控感和信心。