| 标题 | 电动汽车动力电池应用安全问题探讨 |
| 范文 | 赵建国 马占春 秦艳菊 【摘? 要】 为了缓解当前日益严峻的能源问题，新能源汽车的大力推行，能够对能源结构布局进行有效调整，并将汽车尾气对环境的影响大幅降低。而纵观当前的技术水平，电动汽车在新能源汽车中占主导地位。而近年来频繁发生的动力电池起火事故，使社会开始广泛关注动力电池的安全性问题。基于此，本文探讨了电动汽车动力电池应用安全问题，并针对这些问题，提出了如何提升动力电池应用安全性的若干策略。 【关键词】动力电池;电动汽车;问题;安全性 引言 电动汽车相对于传统使用内燃机的汽车，其主要特点是无尾气排放，并具有较高的能源转化率和较小的噪音，尤其是在节能环保方面的竞争优势比较显著。在国家政策的驱动下，我国也逐年增加了新能源汽车的保有量。而目前电动汽车主要动力源，就是锂离子动力电池。其主要特点自动放电率低、寿命长和高比能量。而电动汽车的性能则是由其性能的优劣直接决定的。但是受制约于现有技术，在使用动力电池的过程中，会出现自然和冒烟等问题，对人们财产安全带来严重的损害，甚至会危及人们的生命。所以，必须要高度重视动力电池的安全问题。 1.电动汽车动力电池安全问题 新的历史时期，随着迅猛增长的电动汽车市场，经常会发生电动汽车着火事故，因此电动汽车安全面临着异常严峻的形势。根据国内外新闻媒体的报导，仅2019 年，國内外就发生多起电动车起火事故，而这些事故的原因，则密切关联着动力电池。而动力电池热失控引发的冒烟、燃烧、爆炸，是电动汽车起火事故主要是原因。通过对这些事故的分析能够看出，无论是在行驶状态还是静止状态，就会有非常高的事故发生率。而制约着电动汽车发展的一个因素，就是安全性问题。所以，为了增强消费者的信心，对人民群众的生命财产安全提供保障，及有必要提高动力电池的安全性。 2.动力电池热失控原因分析 首先，动力电池热失控引发的冒烟、燃烧，是动力汽车起火事故主要诱因。而锂离子电池存在的一种特殊失效模式，就是热失控。伴随着大量释放的能量，热失控会导致一系列危害，如爆炸、起火和冒烟等，而滥用“机-电-热”，是动力电池热失控的主要原因。在使用过程中，如果动力电池出现针刺、挤压和碰撞等，都会改变电池的形状。一旦发电池出现机械形变，就会挤破电芯内部隔膜，并由此泄露电芯内部的易燃电解液，使正负极直接接触发生内短路等。而电池热滥用是因为过放、过充以及电池内短路导致的，电池热滥用会升高电池的内部温度，因为在电池的内部集聚了大量的热，而出现一系列连锁反应，最终出现起火、爆炸、冒烟等事故。 其次，触发热失控的另外一个主要因素，就是部件老化失效。首先，在制备电池的过程中，由于一些生产和设计缺陷的存在，在长期循环使用电池的过程中，会有热失控等问题存在。目前，市场的动力电池均是由若干单体电芯组成，以期压缩电池的体积，促进电池能量密度的提高。而这种电池结构主要是通过串并联密集布置的构造方式组成的，只要出现某个电池的自然，就会导致连锁反应，最终会燃烧整个动力电池系统。 3.提升电动汽车电池安全性的有效策略 3.1提升单体电池的稳定性 通过包覆或者掺杂的方式，能促进正极材料的热稳定性的提高。而同样，为实现高安全性，可通过使用高安全性的负极材料和负极材料改性;通过对电解液成分和配方的调整，能提高电解液安全性和稳定性的提高;使用陶瓷隔膜等具有较好收缩性和较高的机械性能的隔膜;为了防止各种杂质的引入，对于单体电芯的各段制程工艺严格把控，促进单品品质的提高;为了避免内部出现剧烈的氧化还原反应，运用热刺激响应聚合材料直接接触隔断正极、负极;为了防止蔓延热量，利用集流体的结构，有效隔离电池内部出现热失控的区域。 3.2提高电池系统安全性 应从防滥用、安全管理设计、放宽强化应用层面，对电动力电池的安全性提供保障。首先，是系统防滥用设计。动力电池系统安全管理的主要目标，就是防机械滥用、电滥用、热滥用三类热失控诱因。同时，为了防止因为挤压电池、刺穿和发生形变而出现的热失控，还要进行防撞、防刺穿设计。采取措施有效控制电池管理系统（BMS）对电池过充、过放，一旦出现过电压立即采取断电流措施。引流设计动力电池系统对高温气流有效，合理优化电池泄压阀的设计。在绝热层或者采用介质进行降温，在单体电芯之间、电池模组之间使用导热系数低的材料。 3.3安全管理设计 BMS 安全管理设计，要实时估计电池状态如 SOC、SOH、SOE，还要实时诊断电池故障，对于出现的潜在的安全问题进行及时预警并抑制，并从应用层面对于发生安全事故进行防范。首先，根据电池大数据建立电池安全监控和预警系统，实时分析和监控电池状态，一旦出现异常，立刻发出预警;对于相关的电池测试标准或者法规进行制定，并由此对电池的安全性检测进行规范;对于电池的充电管理和充电环境进行优化，并制动最优化的电池充电策略。将防火层铺设在电池与车舱之间，对于车内乘客的安全性给予最大化的保护。 4.结语 目前，困扰电动汽车行业发展的重要因素，就是电动汽车动力电池的安全性问题。只有对诱发电池热失控的诱因深入认识，才能对相关的应对策略进行制定。为了将电池发生事故的风险几率降低，本文从以下几个方面提出了优化措施，既提升单体稳定性、电池系统稳定性以及从应用层面防范安全事故。 参考文献 [1]电动汽车充换电站动力电池全寿命周期在线检测管理系统[J]. 连湛伟，石欣，克潇，徐鹏.? 电力系统保护与控制. 2014（12） [2]电动汽车用动力锂离子电池寿命问题研究综述[J]. 戴海峰，周艳新，顾伟军，魏学哲，孙泽昌.? 电源技术. 2014（10） [3]考虑时空特性分布的电动汽车充电负荷预测[J]. 王森，冯耀轩，邓文雄，周刚，盛鹏飞.? 浙江电力. 2016（12） [4]电动汽车跨区域互联运营通信网络组网方案与实践[J]. 孔历波，郑正仙，何春林，李燕，杜力宇.? 浙江电力. 2016（10） [5]省级集中的电动汽车监控系统研究[J]. 孔历波，郑正仙，何春林，李燕.? 浙江电力. 2016（08） 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司车辆管理中心临盘车辆管理服务部? ? 山东德州? ? 253000 |
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