影响锂离子动力电池安全性的要素

在新能源轿车范畴，锂电池动力电池因为具备相对较高的能量密度、输出功率等特色得到越来越广泛的运用。但锂离子动力电池的功能及寿命会跟着不断地运用而衰减，更重要的是在不同的运用环境下会有不同的状况。比如在寒冷低温下简单呈现比容量低、衰减严峻等现象，高温下存在热失控导致自燃自爆的隐患。

这些潜在的安全隐患形成新能源轿车顾客的信心缺乏。因而对锂离子动力电池安全性进行重视并进行研究改善是非常必要的，有助于降低电池的安全隐患和发作事故的频率，减少或防止动力电池呈现安全问题时形成的危害。

简单来说，锂离子动力电池首要由正极、负极、隔阂、电解液、电池外壳等构成。若按正极资料来分，首要分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂三元资料等。按电芯的结构形状来分，首要分为圆柱和方形以及软包这三种。

不同资料挑选和结构设计的电池优缺点都非常明显，因而锂离子动力电池安全与电池资料性质和结构设计有密切的联系，别的与电池制备技能和运用环境紧密相关。从锂离子动力电池的出产到最后的运用来看，影响锂离子动力电池安全性的要素贯穿在电芯的资料挑选和设计出产、模组的集成和运用环境整个过程中。

（1）电芯资料挑选和评价

电芯的性质和安全在很大程度上由电芯资料的选用决议，如果在选用电芯资料时没有对原资料进行深化的评价，必然会在第一阶段就形成电芯安全性的缺乏。

电池的比容量和比能量首要由正极资料决议，更重要的是其安全性受正极资料的本征电极电势影响，比如磷酸铁锂和三元的安全性差异。因而需求经过对电芯资料品种进行挑选和元素掺杂来改善，尽量挑选电位和电解液电化学窗口相匹配的、反响放热较少的资料，用以进步电芯安全性。

负极活性资料对安全功能的影响首要来自于锂枝晶的生长和电解液的反响。在快充的过程中，一旦锂离子经过SEI膜的速度比锂沉积在负极上的速度慢，锂的枝晶会跟着充放电循环而不断生长，或许导致内部短路而形成电解质发作反响以致热失控。因而经过改善SEI膜的热稳定功能够进步电芯的安全性。

电解液通常运用的溶剂为有机碳酸酯类化合物，它们化学功能生动且极易焚烧。正极资料处于充电态时为强氧化性，而处于强氧化性状况下的正极资料稳定性一般较差，很简单释放出氧气，而碳酸酯极易与氧气反响，放出很多的热和气体。一旦呈现热失控后发作热量会进一步加快正极的分解，发作更多的氧气，促进更多放热反响的进行。

电池隔阂

隔阂的首要作用是将电池的正、负极分离隔，起到封闭和阻断通道的功用，能够让锂离子自由经过，而电子不能经过。一旦隔阂呈现破裂等状况将会形成正负极触摸短路导致热失控，因而对隔阂的机械强度、孔隙率、厚度均一性和耐温提出了很高的要求。

（2）结构设计和出产工艺

锂离子动力电池的安全性也与电池的结构构造有较大联系，尤其电池容量和巨细对电池的安全性有重要影响。容量高的电池通常放热量较大，而体积大的电池其散热相对困难，热量更简单被累积，然后呈现热失控的概率更大。

为确保锂离子电池在运用过程中不呈现问题，都会在锂电池电池壳外表设置安全阀，以防内部压力过高。在电芯的结构设计中存在很多引发内短路的潜在风险部位，因而应该在这些关键位置设置必要的措施或许绝缘，以防止在反常状况下发作电池内短路。

电芯出产制造工艺基本步骤分为混料、涂布、辊压、裁片、卷绕或叠层、极耳焊接、注液、封口、化成、排气、分容等，在每一个步骤都有或许因为操作工艺不妥形成电芯的安全性问题。

在电芯原资料检测阶段，如果不严格按照标准或出产时环境差，很简单导致电芯中混入杂质，对电池的安全性有很大的影响。别的，电解液中如果混入了较多的水分，或许就会发作副反响而增大电池内压，对安全形成影响。在电芯的出产过程中，因为工艺水平的限制使得电池极板厚度、微孔率、活性物质的活化程度等存在细小不同。

这种电池内部结构上的不一致性就会使同一批次出厂的同一型号电池的电压、容量、内阻等不或许完全一致。产品无法到达杰出的一致性，都或许会对电芯的安全性带来晦气的影响。

（3）外部环境和运用条件

新能源轿车在运用过程中的环境是不断改变的，一旦发作碰撞，电池体系将承受巨大的冲击载荷，并且或许遭到挤压、穿刺等损坏，严峻的形成电池的焚烧、爆破等风险。别的一方面长期在路面上颠簸，简单导致电池固定松动，形成一些机械性的伤害和连接件的松动导致的一些问题。

动力电池运用环境杂乱

电池箱外壳作为电池的第一防护层，防水等级需到达IP67。在不影响防水等级的基础上一起有必要具备散热体系，以确保密闭空间内的温度不至过高，有效地保护电池的安全和运用寿命。其结构有必要确保在大容量的容纳空间基础上满意足够的强度，以确保在非正常状况下的碰撞下保护里边的电池不受大力挤压。

除了在电芯制造过程中注意和外部保护条件之外，对BMS的办理功用相同提出很高的要求。BMS首要检测电池的状况以及电池组中各单体电池的状况，并依据电池（组）的状况对电池（组）进行适当的操控战略调整，能够接受上层操控模块的操控信息并做出必要的响应，实现对动力电池（组）的充放电办理以确保动力电池体系安全稳定地运行。因而功用全面的BMS能够进步动力电池在运用过程中的安全可靠性。

总结

锂离子动力电池的安全功能，决议了其在新能源轿车范畴的市场和未来。为了确保新能源轿车的安全，各个企业需求不断经过改善工艺和技能进步锂电池电芯的安全性，需求针对动力电池体系不断进行结构优化和设计分析。别的，运用者相同需求要、正确运用动力电池体系，杜绝机械滥用、热滥用和电滥用以确保电池的安全可靠性。