新能源汽車鋰電池的安全性如何提高？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-30 15:41
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研究發(fā)現(xiàn)，鋰電池儲存電能后處于一種亞穩(wěn)定狀態(tài)，過高的溫度會導致鋰電池發(fā)生熱失控。鋰電池在充放電時，特別是充電時，會產(chǎn)生大量的熱能。如果熱量沒有及時排放出去而在電池內(nèi)部積累，會使溫度不斷升高。當?shù)竭_臨界點時，亞穩(wěn)態(tài)的電池正負極材料會與電解液發(fā)生劇烈的反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量熱能，發(fā)生熱失控。大量的電解液在高溫作用下會汽化并破壞電池殼體，在與空氣接觸后，發(fā)生燃燒甚至爆炸。
另外，當鋰電池發(fā)生短路時，電池內(nèi)部形成超高的短路電流，瞬間產(chǎn)生大量的熱，很可能直接發(fā)生熱失控導致燃燒爆炸。
再有就是新能源車交通事故引起的電池碰撞擠壓和破損，造成電池短路從而引起燃燒。統(tǒng)計表明，電池充電、短路和碰撞，是新能源汽車發(fā)生自燃的幾種最主要的場景。
回到大數(shù)量小容量和大容量小數(shù)量兩種電池組誰更安全的問題上，本質(zhì)上就是比較那種技術(shù)路線能更好地避免發(fā)生熱失控。對于單一只電池來說，更小的容量意味著電池散熱更容易，電池發(fā)生短路時放出的熱量更少，總之，發(fā)生熱失控的幾率越低，安全性越高。既然如此，我們可以說特斯拉的電池更安全嗎？
在電池組中，即使單只電池出現(xiàn)熱失控，小容量電池釋放出的能量也不會導致整個電池組燃燒爆炸。然而小容量電池組成的電池組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)集成效率低，小容量電池必須使用能量密度更高的正負極材料（高鎳三元正極和硅碳負極）。高能量密度的材料的熱穩(wěn)定性較差。實際上我們必須在電池組的系統(tǒng)層級上來評估安全性才是合理的。
所以哪種電池更安全，目前還是個文無第一，武無第二的事。但目前看來，這兩種技術(shù)路線都可以通過國標安全測試，都是安全可行的技術(shù)路線。因為電池在出廠之前，都有嚴格的檢測流程。國標GB/T31485-2015和GB/T3146.3-2015對單體鋰電池、電池模塊和電池包的安全測試和要求做出了明確的規(guī)定。
但是電池行業(yè)對于鋰電池熱失控機理仍然研究不夠深入，我們對于電池設(shè)計和制造的安全把控還不足。特別是客戶對于新能源車續(xù)航里程需求不斷提高，這就要求鋰電池能量密度不斷提高，更是增加了電池和系統(tǒng)的安全風險。
鋰電池安全實現(xiàn)質(zhì)的提升，最根本還是要依靠材料技術(shù)的進步。上世紀90年代左右，碳材料被成功開發(fā)成為鋰電池的負極材料，這樣鋰電池才能夠多次安全充放電不發(fā)生燃燒，鋰電池第一次實現(xiàn)了商品化。使用耐高溫的陶瓷涂層隔離膜鋰電池的熱穩(wěn)定性和安全性進一步提高。但是正極材料的熱穩(wěn)定性一直沒能得到很好的提高，電解液也一直采用易燃易爆的有機體系。鋰電池熱失控最根本的解決方法是開發(fā)出難燃或者不燃的電解液，這樣即使發(fā)生各種短路或者熱失控情況，電池也只是發(fā)熱而不會劇烈燃燒爆炸。
材料的進步是很困難的，現(xiàn)有材料體系下，提高電池安全性，最主要的辦法是從改善電池設(shè)計和提高制造工藝入手。隨著新能源汽車補貼退坡，車廠不再一味追求續(xù)航里程和電池能量密度，轉(zhuǎn)而更加看重安全性和性價比，更多的鋰電池生產(chǎn)廠家，也不再追求極限的電池設(shè)計和工藝過程，這樣是有助于提高電池安全性的。
