我国“十二五”规划大力支持以电动轿车为主的新能源轿车新兴产业。然而以热失控为特征的锂离子电池体系的安全性事端时有产生，困扰着电动轿车的开展。动力电池安全性事端的常见方式及成因是什么？又该采纳怎样的防备办法？小编带你一览要害。
1 动力电池安全性问题
锂离子动力电池事端首要表现为因热失控带来的起火燃烧。如表1和图1所示。
表1 近年产生的锂离子动力电池事端
图1 近年来部分锂离子动力电池事端
锂离子动力电池体系安全性问题表现为3个层次（图2）。
1）电池体系安全性的“演化”。即电池体系长时间老化——“演化”（事端1、2、3、5、7）和突发事件形成电池体系损坏——“骤变”（事端4、6）。
2）“触发”——锂离子动力电池从正常工作到产生热失控与起火燃烧的转折点。
3）“扩展”——热失控带来的向周围传达的次生损害。
图2 动力电池体系安全性问题的层次
2 动力电池安全性演化
2.1 “演化”与“骤变”
电池体系长时间老化带来的可靠性下降，演化耗时长，能够经过检测电池体系的老化程度来评价电池体系安全性的改变;比较而言安全性骤变难以预测，可是能够经过既有事端的方式来改善电池体系的规划。
2.2 安全性演化机理
电池体系任何部件的老化都或许带来安全事端的触发，如事端1、7。除此之外，电池自身的安全性演化首要表现为内短路的开展。电池内部的金属枝晶成长是形成内短路的首要原因之一。值得一提的是，老化电池的能量密度下降，热失控形成的损害或许会下降;另一方面老化电池更容易产生热失控。
图3 锂离子电池内部金属枝晶的成长与隔阂的刺穿
3 电池安全事端触发
3.1 热失控机理
经过演化进程，电池事端将会进入“触发”阶段。一般在这之后，电池内部的能量将会在瞬间会集开释形成热失控，引发冒烟、起火与爆破等现象。当然电池安全事端中，也或许不产生热失控，热失控后的电池纷歧定会同时产生冒烟、起火与爆破，也或许都不产生，这取决于电池资料产生热失控的机理。
图4、图5与表2展现了某款具有三元正极/PE基质的陶瓷隔阂/石墨负极的25 A·h锂离子动力电池的热失控机理。热失控进程分为了7个阶段。
图4 某款三元锂离子动力电池热失控试验数据（试验仪器为大型加快绝热量热仪，EV-ARC）
图5 某款三元锂离子动力电池热失控不同阶段的机理
表2 某款锂离子动力电池热失控的分阶段特征与机理
关于冒烟的状况，在阶段V，假如电池内部温度低于正极集流体铝箔的熔化温度660℃，电池正极涂层就不会跟着反响产生的气体喷出，此刻观察到的会是白烟;反之则是黑烟。
关于起火的状况，点燃的首要原因是喷出的气体温度高于其闪点，电解液气体与氧气剧烈反响。
关于爆破的状况，必备的条件是电池内部具有高压气体积累，安全阀则是及时开释高压积累气体的要害。
3.2 事端触发的分类
依据触发的特征，能够分为机械触发、电触发和热触发3类。
图6 事端触发的分类
4 热失控在电池体系内的扩展
4.1 热失控扩展的损害
热失控触发后，部分单体热失控后开释的热量向周围传达，将或许加热周围电池并形成周围电池的热失控，然后产生链式反响形成极大的损害。
4.2 热失控扩展的机理
热失控扩展进程中的热量传递有3条或许的首要途径：1）相邻电池壳体之间的导热;2）经过电池极柱的导热;3）单体电池起火对周围电池的炙烤。
图7 热失控扩展的几条或许途径
4.3 防备热失控扩展与电池体系规划的对立
办法：
1）避免火焰的产生。规划阀体的喷发方向引导火焰的生成方向;参加灭火剂;确保密封性。
2）考虑高温气体分散对电池体系其他部件的影响，及时排出高温气体。
3）恰当隔绝电池之间的传热途径，如在单体电池之间设置隔热层。
4）增强电池体系内部的散热;将毛病电池周围的电池进行放电;在电池之间填充相变资料吸收热量等方法来抑制热失控的扩展。
对立：
防备热失控扩展的规划与电池体系的其他功能规划存在必定的对立，如加重内部温度不均、下降比能量、添加本钱等。和谐此对立是电池体系安全性规划的重要议题之一。
5 电池事端防备与安全性监控
除热失控扩展的防备之外，动力电池体系需求全方位的事端防备办法与安全性监控办法。
1）锂离子动力电池在大规模出产出售之前，必需求经过相关的安全性测验规范的认证。
2）以防备热失控事端为中心，动力电池体系的安全性规划需求考虑事端的“演化”、“触发”与“扩展”等要素。还要关于各个部件的失效形式有清楚的知道。
3）动力电池体系在运转进程中需求进行妥善的办理，并关于或许的事端触发倾向进行监测与预警。
6 定论
动力电池体系安全性问题首要分为3个层次，即“演化”、“触发”与“扩展”。从这三个层次动身，深入研讨各个层次的机理及其演化进程，提出有用的事端防备办法和安全性监控办法，是下一步研讨的工作重点。
注：本文收拾自科技导报2016，34（6）。由新能源前哨 蒜头 编辑收拾
