动力电池的安全性问题及其对应的防范措施

动力电池安全性是新能源汽车大规模推广应用过程中，消费者最关注的焦点问题之一。今天，我们就来答疑解惑，带大家深入了解动力电池的安全性问题及其对应的防范措施。

问

动力电池系统的安全性问题的层次？

答：锂离子动力电池系统由多节电池组成，实际的车载工作条件复杂，其安全性问题表现为3个层次。

电池系统安全性的【演变】。安全性事故发生前，有两种情况。一种是电池系统长期老化带来的可靠性降低，也称之为安全性【演化】；另一种是突发事件造成电池系统损坏并引发电池热失控与起火燃烧，也称之为安全性【突变】。安全性的【演化】与【突变】统称为【演变】。

电池系统安全性事故的【触发】。电池系统长期老化与突发事件造成的电池系统损坏，可能会进一步【演变】为锂离子动力电池的热失控与起火燃烧。锂离子动力电池从正常工作到发生热失控与起火燃烧的转折点称为【触发】。

电池系统安全性事故的【扩展】。单体电池或电池组内部分电池发生热失控【触发】之后，热失控与燃烧短时间内放出大量的热量。这些热量向周围电池与电池系统附件传递，会带来相应的次生危害，如周围电池依次发生热失控与燃烧，或火焰传播点燃车内线束与内饰等。这类热失控与起火向周围传播的现象称为事故的【扩展】。

问

会有什么原因造成动力电池热失控呢？

答：造成锂离子动力电池热失控事故的触发原因很多，根据触发的特征，可以分为机械触发、电触发和热触发。3类触发形式具有一定的内在联系。一般地，机械触发会引发短路并造成电触发，而电触发产热造成了热触发，热触发造成的热失控是事故触发的核心。其他触发形式的机理分析都离不开对于热触发机理的研究。对于热触发机理的研究，最为理想的研究仪器是绝热量热仪，对于大型动力电池而言，需要采用大型动力电池量热仪（EV-ARC）来进行热失控特性的测试。

机械触发包括挤压、针刺、跌落等，主要特征是电池受力发生形变；电触发包括外短路、内短路、过充电、过放电等，主要特征是触发过程中存在电流流动；热触发包括异常加热、火焰加热等，主要特征是电池持续吸收环境中的热量而温度升高。

问

如何针对性地设计防范热失控扩展？

答：首先，需要防止火焰的发生。可以通过阀体喷射方向的设计，来引导火焰的生成方向；也可以加入灭火剂来进行灭火。当然，动力电池系统通过了安全性测试标准，火焰发生的概率已经得到降低；同时，动力电池系统密封性良好使电池系统内部氧气含量不足，也不利于火焰的生成与发展。其次，要考虑高温气体扩散对电池系统其他部件的影响。部分电池已经具有能够及时排出高温气体的系统。

同时，要适当阻隔电池之间的传热路径，如在单体电池之间设置隔热层。需要注意的是，在热管理中，电池壳体间可能预留有空气空隙以供风冷，并将相邻电池隔开。但是在热失控扩展过程中，热失控电池膨胀，空气空隙将因为电池的膨胀而消失。此时，电池与电池之间的传热仍然是快速导热，用单纯预留空气空隙的方法防范热失控扩展是行不通的。

另外，可以通过在单体热失控触发之后，增强电池系统内部的散热；将故障电池周围的电池进行放电；在电池之间填充相变材料吸收热量等方法来抑制热失控的扩展。

问

电池事故防范与安全性监控

答：动力电池系统安全性设计以防范热失控事故为核心，动力电池系统的安全性设计需要考虑事故的【演变】、【触发】与【扩展】等因素。防范热失控事故的触发，可以通过改善单体电池材料的安全性实现，也可以利用电流断路器、正温度系数电阻（PTC）等安全器件实现。

除了进行安全性设计以外，动力电池系统在运行过程中需要进行妥善的管理，以防止电池系统遭到滥用，并对于可能的事故触发倾向进行监测与预警——动力电池系统安全性监控。动力电池管理系统（BMS）的一个重要功能即是对于动力电池系统的安全性进行监控。

邓晓光院长有话说！

合众汽车工程研究院副院长邓晓光

动力锂离子电池的安全性始终是电动车发展、为大众所接受的至关重要的问题，是生命线。合众的三电研发团队拥有十万辆电动车的量产经验，对于电池安全问题在实践中积累了大量的经验，并且在电池系统自主设计开发过程中与UL权威机构进行合作，目标就是让用户车辆的电池都经过UL2580国际权威的安全认证。为此，合众从电芯到模组Pack设计，再到BMS电池管理系统在电池安全问题上毫不让步，全生命周期内孜孜以求。

1.加强电芯安全，并结合可靠的电池管理系统来确保电芯正常工作，减少电芯热失控发生。从电芯供应商的控制和管理上，参与到生产制造的关键环节，共同评审及控制来料杂质，制造毛刺等潜在风险。针对车型共同设定老化试验条件，关注老化电池的演变，严控全周期的风险，这也是热失控管理的难点。

2.设计更合理的模块Pack结构和模块排布方式减少热扩散。尤其是在电池高压连接检测和阻燃隔离设计上，合众有自己的主张和要求。

3.合众在整包层面设计热气疏导结构和防爆阀抑制明火，防止电池包爆炸。