動力鋰電池，幾乎全部的規(guī)劃都打有安全的烙印，外殼的防水規(guī)劃，電池包的強度規(guī)劃，熱管理體系，BMS的溫度監(jiān)測、煙霧報警、防過充過放程序等等。安滿是動力電池包的重中之重。

如果可以釜底抽薪，動力鋰電池自身足夠安全，則周邊工程的規(guī)劃將會變得無比自在，本錢也會應聲而下。那么什么樣的鋰電池是安全的鋰電池？

1動力鋰電池的根本組成

以圓柱形電池為例，如上圖所示，鋰電池的首要結(jié)構(gòu)包含殼體，正極，負極，隔閡，電解液，安全閥等安全保護裝置以及一些導電密封輔佐結(jié)構(gòu)。

殼體，是整只電芯的保護層，對電芯起到支撐、阻隔和絕緣等保護性效果。軟包電池，沒有高強度的殼體，其在小規(guī)模成組今后，也要規(guī)劃具有必定強度的殼。

直接參加電池電化學進程的是正極、負極和電解液，可以說它們是事端的源頭，也是真正解決安全問題的病根所在。

2正極、負極和電解液的安全性問題

鋰電池的安全事端，無論是電芯老化或者自身質(zhì)量問題帶來的自內(nèi)而外的過熱，從而導致熱失控，仍是因為交通事端或者其他類型的濫用造成的熱失控，事端發(fā)作總要閱歷電芯資料劇烈反響的進程，如果可以阻斷這個點，則電池可以失效，但永久不會燃爆。

2.1電解液

電解液存在兩個方向的問題，自身簡單焚燒，又具有與正負極資料發(fā)作反響的傾向。

初中化學告訴我們，焚燒的三要素：可燃物（焚燒的物質(zhì)），助燃物（氧氣）和燃點（到達可燃物的焚燒溫度）。三個條件缺一不行，阻斷其中之一，焚燒便不會發(fā)作。電池自身安全性，電池資料不行燃是安全隱患的終結(jié)者。

現(xiàn)在常見的電解液都是有機溶劑質(zhì)地，是極易焚燒的材質(zhì)。而電解液與正極發(fā)作副反響的產(chǎn)品，就包含氧氣。因此，電池一旦積聚了較多熱量，到達較高溫度，連鎖反響都會給電解液焚燒提供條件。

問題在于，電解液傳輸電荷的能力，對電池的電壓有直接的影響。當前人們關(guān)于高電壓，高能量密度的追求，只要有機電解液才能滿意，因此暫時沒有找到更適合的材質(zhì)作為替代。

2.2正極資料

正極資料的安全性問題首要存在于兩個方面。一個是充電狀況下，資料結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性，另一個是電池高溫下，正極資料與電解液的反響腐蝕問題。

正極資料的安穩(wěn)性問題，首要出現(xiàn)在過大電流充電進程中，與資料不匹配的鋰離子脫出速率會沖垮資料晶格結(jié)構(gòu)，損壞的部分資料反過來堵住離子通路，添加了離子嵌入難度。這個進程中會有熱量堆集，是引發(fā)鋰電池事端的一種常見原因。

正極被電解液腐蝕，放出少量氣體和熱量，這是電池使用進程中老化的一個重要原因。但正極與電解液的劇烈反響，一般出現(xiàn)在電池溫度已高的階段，一般超過200℃，是熱量爆發(fā)式生成的重要力量。反響不光放出很多的熱，還會有氣體產(chǎn)生，使得事端的危害或許晉級。

2.3負極資料

負極資料的安全性，首要圍繞其熱安穩(wěn)性進行觀察，其安穩(wěn)程度與下面三個要素有關(guān)：電解液中電解質(zhì)的類型，石墨負極中嵌鋰碳含量的多少以及石墨負極使用的粘結(jié)劑的品種。

電解質(zhì)類型，石墨負極在初次充電化成中，形成保護膜SEI膜。SEI膜的存在，阻撓了石墨與電解液的進一步劇烈反響。但電解液中的LiPF6對SEI膜的分化有促進效果，使得鋰電池在大約60℃的儲存進程中，就可以出現(xiàn)分化并放熱。因此電解質(zhì)的成分對負極安穩(wěn)性有直接影響。

嵌鋰碳，有研討表明，負極中嵌鋰碳的含量高，會帶來負極與電解液更激烈的反響。嵌鋰碳是在充電進程中形成，電池電量越高，其嵌鋰碳的含量也就越高。嵌鋰碳的影響，只能在電量高的階段加強其他安全辦法，卻無法防止高濃度嵌鋰碳的現(xiàn)象出現(xiàn)。

負極粘結(jié)劑的品種，粘結(jié)劑在反響中是否添加體系反響放熱并沒有定論。不同類型的粘結(jié)劑，參加反響的形式不同，有的成為嵌鋰碳反響的助劑，有的自身參加反響后失效，加快負極結(jié)構(gòu)走向潰散。

以上三個方面的影響，發(fā)作的溫度由低到高，SEI膜的溶解，作為損壞式連鎖反響的初步，阻撓它發(fā)作意義重大。

3安全性能的改進方向

3.1電解液

阻燃劑

在本來電解液的基礎(chǔ)上加入阻燃劑，具有可行性，僅僅特別恰當?shù)淖枞紕┻€沒有被發(fā)現(xiàn)。佛化物阻燃效果較好，但本錢高；烷基磷酸酯，加入電解液后，降低了導電率，阻燃效果也一般，因此不能算是好的挑選；氮化物阻燃效果不明顯，且具毒性，根本不行行。阻燃劑是比較現(xiàn)實的技術(shù)路線，僅僅還需求時刻和人力的投入。

固體電解質(zhì)

聚合物電解質(zhì)，是真正的固態(tài)電解質(zhì)和電解液之間的中心形態(tài)，是干態(tài)聚合物電解質(zhì)和電解液的并存狀況。但聚合物電解質(zhì)在安全性上，比之電解液現(xiàn)已有很大提高，在漏液和焚燒性方面都有進步。

在新聞中看到，某公司發(fā)明了不焚燒電解液。如果果然如宣傳的那樣，將是革命性的成果。

挑選恰當?shù)碾娊赓|(zhì)

經(jīng)過對電解鹽類型的挑選，減少SEI膜溶解的幾率。

3.2正負極資料

從改善資料熱安穩(wěn)性的視點出發(fā)，挑選分子結(jié)構(gòu)更安穩(wěn)的材質(zhì)。負極，關(guān)于碳資料來說，球狀結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)安穩(wěn)性好；跨越品種，尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰又比全部石墨材質(zhì)的負極安穩(wěn)性好。2.3中所述的各種安全問題，鈦酸鋰都不存在，是當前負極資料中最安全的一種。

正極資料的可挑選規(guī)模并不大，鈷酸鋰，因為安穩(wěn)性差，使用的規(guī)模現(xiàn)已越來越小。動力電池主流的三種正極資料，磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元資料。從安全性視點考慮，磷酸鐵鋰的安全性最好，錳酸鋰次之，三元相對較差。

4安全輔佐辦法

在無法完全解決正負極資料和電解液的安全隱患的時候，人們退而求其次，采用一些輔佐手法，首要發(fā)揮阻斷、報警、阻隔的效果。這些辦法詳細包含以下幾種。

安全閥

安全閥的規(guī)劃目的，是當電芯內(nèi)部壓力增大到必定值時，期望它敞開，防止電芯爆炸，產(chǎn)生惡劣的影響。但安全閥敞開后，往往伴隨著電解液的泄漏，如果電解液可燃，則是扒了東墻補西墻的效果。在電芯真正發(fā)作熱失控后出現(xiàn)焚燒的階段，安全閥還或許成為小小的火焰噴發(fā)器，使得焚燒物質(zhì)在更大規(guī)模內(nèi)傳達。因此，安全閥的規(guī)劃需求全面周到的考慮。

溫度靈敏電阻

在電信回路或者模組之間的連接導體上添加正溫度系數(shù)的溫度靈敏電阻。正常運行時，其電阻近似于一段導線，當大電流發(fā)作時，受電流熱效應的影響，其溫度上升到必定值，內(nèi)阻突然上升，到達根本阻斷短路電流的目的。這樣的裝置往往只能在外部短路的進程中發(fā)揮效力，關(guān)于內(nèi)短路引起的熱失控，效果較小。

熔斷器

類似于前面所述溫度靈敏電阻的效果，僅僅熔斷器是在遇到大電流后自動堵截回路，是一種不行恢復的安全手法。熔斷器的選取值需求預留比較大的余量，防止誤動作帶來的影響。

隔熱墻規(guī)劃

出于阻隔熱失控電池的考慮，將整個電池包分割成若干區(qū)域。某一個區(qū)域發(fā)作熱失控時，防止其他區(qū)域受到牽連。是一種被迫減小人員傷亡的手法。

煙霧報警器和救活器

現(xiàn)在現(xiàn)已在客車上強制應用，煙霧報警器檢測到火災信息，電池管理體系當即發(fā)動救活器噴發(fā)救活劑進行救活。這種方法的效力，往往取決于檢測到風險發(fā)作的傳感器的靈敏性和準確性。

總歸，挑選使用安全性好的電芯，是動力電池包規(guī)劃，提高安全性的起點。電芯的安全性，除了依據(jù)國家標準GB/T31485-2014和GB/T31467.3的檢測結(jié)果進行判斷以外，了解電芯安全性的由來也提高規(guī)劃者的掌控感和信心。