隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子電池因其能量密度大、電壓平臺高、輸出功率大、電化學(xué)穩(wěn)定、低溫性能好、自由排放、低自放電和低記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。然而，更高的能量密度和更快的充電速度也帶來了新的挑戰(zhàn)—電池安全問題。

新能源汽車安全事故頻繁出現(xiàn)，電動(dòng)汽車的起火案例情況更加復(fù)雜，其安全性也成為行業(yè)的重點(diǎn)研究課題。

1、鋰離子電池結(jié)構(gòu)及原理

新能源汽車防火安全的核心是電池安全，常見的鋰離子電池有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元鋰（三元鎳鈷錳）電池等類型，目前，主流的鋰離子電池封裝形式有圓柱、方形和軟包三種。

鋰離子電池封裝形式

鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜等組成，是一種可充電電池，與其他可充電電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、輕質(zhì)化和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

鋰離子電池主要依靠鋰離子在正、負(fù)極之間反復(fù)遷移，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化，其氧化劑和還原劑放在一個(gè)空間范圍內(nèi)，以鋰離子電池為儲(chǔ)能部件的新能源汽車之所以在化學(xué)體系上就存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

鋰離子電池結(jié)構(gòu)

2、鋰離子電池?zé)崾Э胤治?/span>

根據(jù)2019年、2020年及2023年新能源車火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，鋰離子電池（三元鋰電池及磷酸鐵鋰電池）是導(dǎo)致新能源汽車起火的主要原因，且電動(dòng)汽車在夏天的起火案例明顯多于其他季節(jié)。

車載環(huán)境下多因素的動(dòng)態(tài)相互作用使鋰離子電池存在的安全隱患更具復(fù)雜性，開展車用鋰離子電池多工況多濫用條件下的熱失控實(shí)驗(yàn)研究，對深入其熱特性規(guī)律并改善其應(yīng)用安全性具有重要意義。

新能源汽車火災(zāi)原因統(tǒng)計(jì)分析

導(dǎo)致鋰離子電池?zé)崾Э氐母驹蚴请姵貎?nèi)部一系列復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的“鏈?zhǔn)礁狈磻?yīng)”，最具代表性的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程包括：外部機(jī)械、電、熱濫用→內(nèi)部產(chǎn)熱→SEI膜分解→負(fù)極與電解液反應(yīng)、產(chǎn)氣→隔膜熔化→內(nèi)部短路→安全閥開啟→正極與電解液反應(yīng)、產(chǎn)氣→電解液分解、產(chǎn)氣→電解液、氣體燃燒→起火爆炸。

鋰離子電池?zé)崾Э胤磻?yīng)

機(jī)械濫用、電濫用及熱濫用等條件會(huì)引發(fā)鋰離子電池一系列的放熱反應(yīng)，并導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部溫度升高，高溫又會(huì)反過來加速鋰離子電池?zé)崾Э亍?

3、鋰離子電池?zé)崾Э匕踩珳y試

中國是新能源汽車增長最快的國家，以汽車行業(yè)為代表的新能源汽車銷量不斷提升，逐步替代傳統(tǒng)的燃油汽車，成為了我國汽車行業(yè)發(fā)展過程中的重要產(chǎn)品。

2021年《GB 18384-2020 電動(dòng)汽車安全要求》和《GB 38031-2020 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池安全要求》對外發(fā)布，正式成為新的國家標(biāo)準(zhǔn)，對電動(dòng)汽車安全性及動(dòng)力電池安全性做了強(qiáng)制的國標(biāo)安全保證。

根據(jù)國標(biāo)GB 38031-2020規(guī)定，電池單體進(jìn)行擠壓、電池單體過放電、過充電、外部短路、加熱、溫度循環(huán)試驗(yàn)都應(yīng)不起火、不爆炸。

GB 38031單體電池試驗(yàn)項(xiàng)目

清華大學(xué)歐陽明高院士開展了《不同熱失控觸發(fā)方式對鋰離子電池安全影響深度研究》，該研究采用了四種測試方法（側(cè)面加熱、針刺、過度充電和烤箱加熱），來觸發(fā)方形電池和軟包電池的熱失控。研究表明，不同的熱失控觸發(fā)方式會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，并對電池安全構(gòu)成不同程度的威脅，其中過度充電被認(rèn)為對電池安全構(gòu)成最大威脅。

鋰離子電池?zé)崾Э赜|發(fā)方式研究

通過鋰離子電池?zé)崾Э匕踩珳y試研究進(jìn)一步探索和完善鋰離子電池的安全性能，可以通過優(yōu)化電池設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝以及開發(fā)新型材料等方式，降低熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。

4、電池起火風(fēng)險(xiǎn)全要素分析及安全防護(hù)方法

汽車行業(yè)發(fā)展至今，安全一直是汽車技術(shù)發(fā)展中一個(gè)重要的主題，對于電動(dòng)汽車而言，除了必須保證符合傳統(tǒng)汽車的相關(guān)安全性之外，針對電動(dòng)汽車鋰離子電池自身的特點(diǎn)必須要采取相應(yīng)的專門安全措施，以進(jìn)一步增強(qiáng)安全性保證。

重點(diǎn)研究新能源汽車的動(dòng)力電池安全性，科學(xué)合理地進(jìn)行檢測與分析，保障電池性能的安全可靠，從根本上降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

鋰離子電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)要素分析

鋰離子電池在我國新能源市場中的使用也變得越發(fā)廣泛，但由此引發(fā)的新能源汽車安全事故問題不容忽視。對動(dòng)力電池性能進(jìn)行全方位的檢測和分析，明確電池性能是否達(dá)標(biāo)，確保鋰電池的檢測技術(shù)完善，優(yōu)化電池的使用壽命，對推動(dòng)我國新能源汽車市場的發(fā)展和進(jìn)步具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

通過對鋰離子電池?zé)崾Э赜|發(fā)方式及起火風(fēng)險(xiǎn)要素的深入研究分析，不僅能更好地理解和應(yīng)對新能源汽車電池安全問題，也為實(shí)現(xiàn)更加安全、高效的能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

隨著我國新能源市場的高速發(fā)展，電氣化、智能化及網(wǎng)聯(lián)化等新趨勢引領(lǐng)新一輪汽車技術(shù)發(fā)展變革，針對新能源汽車產(chǎn)品可靠性、主動(dòng)安全、信息安全、被動(dòng)安全、功能安全、預(yù)期功能安全等全方位、多領(lǐng)域安全技術(shù)融合才能保障智能汽車安全需求及技術(shù)更好的發(fā)展。

在未來，我們期待鋰離子電池領(lǐng)域的科研成果能持續(xù)推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的低碳社會(huì)貢獻(xiàn)力量。