動(dòng)力電池安全性因素有哪些
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-05-14 15:49
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（1）電芯材料選擇和評(píng)估
電芯的性質(zhì)和安全在很大程度上由電芯材料的選用決定，如果在選用電芯材料時(shí)沒(méi)有對(duì)原材料進(jìn)行深入的評(píng)估，必然會(huì)在第一階段就造成電芯安全性的不足。
電池的比容量和比能量主要由正極材料決定，更重要的是其安全性受正極材料的本征電極電勢(shì)影響，比如磷酸鐵鋰和三元的安全性差異。因此需要通過(guò)對(duì)電芯材料種類(lèi)進(jìn)行選擇和元素?fù)诫s來(lái)改善，盡量選擇電位和電解液電化學(xué)窗口相匹配的、反應(yīng)放熱較少的材料，用以提高電芯安全性。
負(fù)極活性材料對(duì)安全性能的影響主要來(lái)自于鋰枝晶的生長(zhǎng)和電解液的反應(yīng)。在快充的過(guò)程中，一旦鋰離子通過(guò)SEI膜的速度比鋰沉積在負(fù)極上的速度慢，鋰的枝晶會(huì)隨著充放電循環(huán)而不斷生長(zhǎng)，可能導(dǎo)致內(nèi)部短路而造成電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)以致熱失控。因此通過(guò)改善SEI膜的熱穩(wěn)定性可以提高電芯的安全性。
電解液通常使用的溶劑為有機(jī)碳酸酯類(lèi)化合物，它們化學(xué)性能活潑且極易燃燒。正極材料處于充電態(tài)時(shí)為強(qiáng)氧化性，而處于強(qiáng)氧化性狀態(tài)下的正極材料穩(wěn)定性一般較差，很容易釋放出氧氣，而碳酸酯極易與氧氣反應(yīng)，放出大量的熱和氣體。一旦出現(xiàn)熱失控后產(chǎn)生熱量會(huì)進(jìn)一步加速正極的分解，產(chǎn)生更多的氧氣，促進(jìn)更多放熱反應(yīng)的進(jìn)行。
隔膜的主要作用是將電池的正、負(fù)極分隔開(kāi)，起到關(guān)閉和阻斷通道的功能，可以讓鋰離子自由通過(guò)，而電子不能通過(guò)。一旦隔膜出現(xiàn)破裂等情況將會(huì)造成正負(fù)極接觸短路導(dǎo)致熱失控，因此對(duì)隔膜的機(jī)械強(qiáng)度、孔隙率、厚度均一性和耐溫提出了很高的要求。
（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝
鋰離子動(dòng)力電池的安全性也與電池的結(jié)構(gòu)構(gòu)造有較大關(guān)系，尤其電池容量和大小對(duì)電池的安全性有重要影響。容量高的電池通常放熱量較大，而體積大的電池其散熱相對(duì)困難，熱量更容易被累積，從而出現(xiàn)熱失控的概率更大。
為保證鋰離子電池在使用過(guò)程中不出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)在鋰電池電池殼表面設(shè)置安全閥，以防內(nèi)部壓力過(guò)高。在電芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在很多引發(fā)內(nèi)短路的潛在危險(xiǎn)部位，因此應(yīng)該在這些關(guān)鍵位置設(shè)置必要的措施或者絕緣，以防止在異常情況下發(fā)生電池內(nèi)短路。
電芯生產(chǎn)制造工藝基本步驟分為混料、涂布、輥壓、裁片、卷繞或疊層、極耳焊接、注液、封口、化成、排氣、分容等，在每一個(gè)步驟都有可能由于操作工藝不當(dāng)造成電芯的安全性問(wèn)題。
在電芯原材料檢測(cè)階段，如果不嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)或生產(chǎn)時(shí)環(huán)境差，很容易導(dǎo)致電芯中混入雜質(zhì)，對(duì)電池的安全性有很大的影響。另外，電解液中如果混入了較多的水分，可能就會(huì)發(fā)生副反應(yīng)而增大電池內(nèi)壓，對(duì)安全造成影響。在電芯的生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝水平的限制使得電池極板厚度、微孔率、活性物質(zhì)的活化程度等存在微小差別。
這種電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的不一致性就會(huì)使同一批次出廠的同一型號(hào)電池的電壓、容量、內(nèi)阻等不可能完全一致。產(chǎn)品無(wú)法達(dá)到良好的一致性，都可能會(huì)對(duì)電芯的安全性帶來(lái)不利的影響。
（3）外部環(huán)境和使用條件
新能源汽車(chē)在使用過(guò)程中的環(huán)境是不斷變化的，一旦發(fā)生碰撞，電池系統(tǒng)將承受巨大的沖擊載荷，并且可能受到擠壓、穿刺等損壞，嚴(yán)重的造成電池的燃燒、爆炸等危險(xiǎn)。另外一方面長(zhǎng)期在路面上顛簸，容易導(dǎo)致電池固定松動(dòng)，造成一些機(jī)械性的傷害和連接件的松動(dòng)導(dǎo)致的一些問(wèn)題。
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