【干貨】車用鋰動力電池系統(tǒng)的安全性剖析

中國“十二五”規(guī)劃大力支持以電動汽車為主的新能源汽車新興產(chǎn)業(yè)。然而以熱失控為特征的鋰離子電池系統(tǒng)的安全性事故時有發(fā)生，困擾著電動汽車的發(fā)展。動力電池安全性事故的常見形式及成因是什么？又該采取怎樣的防范措施？

1.動力電池安全性問題

鋰離子動力電池事故主要表現(xiàn)為因熱失控帶來的起火燃燒。如表1和圖1所示。

圖1 近年來部分鋰離子動力電池事故

鋰離子動力電池系統(tǒng)安全性問題表現(xiàn)為3個層次（圖2）。

1）電池系統(tǒng)安全性的“演變”。即電池系統(tǒng)長期老化——“演化”（事故1、2、3、5、7）和突發(fā)事件造成電池系統(tǒng)損壞——“突變”（事故4、6）。

2）“觸發(fā)”——鋰離子動力電池從正常工作到發(fā)生熱失控與起火燃燒的轉(zhuǎn)折點。

3）“擴展”——熱失控帶來的向周圍傳播的次生危害。

圖2 動力電池系統(tǒng)安全性問題的層次

2.動力電池安全性演變

2.1 “演化”與“突變”

電池系統(tǒng)長期老化帶來的可靠性降低，演化耗時長，可以通過檢測電池系統(tǒng)的老化程度來評估電池系統(tǒng)安全性的變化；相比而言安全性突變難以預測，但是可以通過既有事故的形式來改進電池系統(tǒng)的設計。

2.2 安全性演化機理

電池系統(tǒng)任何部件的老化都可能帶來安全事故的觸發(fā)，如事故1、7。除此之外，電池本身的安全性演化主要表現(xiàn)為內(nèi)短路的發(fā)展。電池內(nèi)部的金屬枝晶生長是造成內(nèi)短路的主要原因之一。值得一提的是，老化電池的能量密度降低，熱失控造成的危害可能會降低；另一方面老化電池更容易發(fā)生熱失控。

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