新能源汽車鋰動力電池安全性能及防護技術研究

劉陽勇

摘 ?要：在現階段汽車行業規模化建設過程中，為確保區域經濟的可持續發展，加快新能源的研發成為了行業科研部門作業的重中之重，但與此同時各類新安全隱患問題的存在，給區域經濟穩定性發展埋下了巨大安全隱患，為此本文主要針對新能源汽車鋰動力電池，針對電池的安全使用標準，對其性能問題的防護技術展開了系統化剖析。

關鍵詞：新能源汽車;鋰動力電池;安全防護

引言：

所謂“新能源汽車”泛指除發動機之外的能源汽車，將其作為當下汽車制造業的主要生產對象，從某方面來講在降低城市污染度的同時，也有效緩解了當前生態環境問題，據調查新能源汽車的動力系統主要是鋰離子電池，因此確保安全性能及防護工作的全面落實，對行業可持續發展目標的實現具有重要意義。

一、新能源汽車鋰動力電池安全性能標準的基本概述

在現階段行業規模化建設過程中，為對動力電池生產制造過程進行規范化指導，國家相關部門制定了一系列的國家標準和行業生產標準，以此來確保鋰動力電池的安全性能。據調查鋰動力電池的安全性能從某方面而言與鋰離子電池選材、設計以及生產等各個環節息息相關，具體而言其標準主要內容有：

（一）選材標準

當前《標準體系》中，雖然就鋰動力電池中的正極材料（鈷酸鋰電、碳復合磷酸鐵鋰、鎳酸鋰）化學性能測試作出了系統規劃，但其中某些部分（鋰含量、導電性、化學性能），測試方式仍處于探索階段，從某方面來講產品的測試方式不規范、不科學以及不合理現象十分普遍。除此之外對于鋰動力電池負極，目前《標準體系》中僅有石墨類材料、鈦酸鋰及其碳復合負極材料兩項產品有國家標準發布，對于電解液以及電解溶液的標準始終出探索階段，長此以往導致鋰動力電池在選材時或多或少或存在一定不足，安全性能的發揮也受到了影響。

（二）設計及制造回收標準

目前來看在現階段汽車制造業規模化建設過程中，從某方面而言作為新能源汽車動力系統的重要原料，《標準體系》中關于鋰動力電池不僅離子電池安全設計及電池組安全設計類的國家相關標準尚處于初步探索階段，此外制造與檢測設備中的行業標準化也未能做出明確規定，回收利用標準中僅有五分之二處于制定中，剩余五分之三處于擬定狀態。從某方面而言，雖然早在很久之前杜宇電動汽車的基礎通用部分《標準體系》中作出了明確規定，但由于發布時間較早，未能將時代特色融入其中，汽車的安全要求、電性能要求、電池循環壽命要求三方面尚在完善中，對新能源安全性能使用效益的最大化發揮造成了十分不利的影響。

二、新能源汽車鋰動力電池安全防護技術優化策略

（一）對鋰動力電池的材料和部件進行不斷改進和優化

據調查鋰動力電池安全性能的發揮效益在很大程度上與電池材料與部件息息相關，換言之為從根本上確保預期安全性能的最大化發揮，對鋰動力電池的材料和部件進行不斷改進和優化現已迫在眉睫，目前來看鋰動力電池材料和部件的優化對象主要包括：

1.正極

在現階段新能源汽車鋰動力電池生產過程中，在進行材料選擇過程中，生產機構需盡量選擇性錳酸鋰、磷酸鐵鋰、高壓鋰鎳錳尖晶石和三元材料等含富鋰錳的基層狀材料，反觀現階段應用最普遍的鈷酸鋰，從成本和安全性兩方面考慮，需降低這種材料的應用率，此外在上述幾種優化材料中，三元電池由于高性能、低成本的顯著優勢，是未來鋰動力電池的必然發展趨勢，但相比國外發達國家，由于我國起步較晚，因此這類材料的技術應用存在一定的滯后性，為此加大對三元正極材料的研究現已迫在眉睫。除此之外據調查三元鋰電客車的安全性能在一定程度上不僅與三元電池安全性能息息相關，此外還與電芯安全控制、電池管理系統以及電池與整車匹配程度有關，換言之為確保預期安全性能的最大化發揮，需站在整體角度進行分析考量。

2.負極

當下新能源鋰動力電池的負極材料主要有石墨、硬/軟碳、鈦酸鋰以及合金負極材料，通過對比分析可知，石墨類負極材料的充電性能差，鈦酸鋰類比容量較低，在使用過程中或多或少都會對鋰動力電池的安全性能發揮具有一定影響，為此采用膨脹石墨微粉為原料，通過氧化膨脹石墨微粉制備出單層氧化石墨烯，并通過微波輔助水熱法還原得到的石墨烯片現階段被廣泛應用到鋰動力電池的負極中，此外與通過納米技術對石墨進行改良后得到的石墨烯相比，前者材料在使用過程中具有最低的首次充放電容量和庫倫效率，后者則是目前發現最薄、強度最大、導電導熱性能最強的新型納米材料。

（二）對電池系統進行不斷優化

1.電池組配技術

在現階段鋰動力電池廣泛應用的新市場經濟常態下，為從根本上確保動力電池安全性能的最大化發揮，對電池組配套技術進行不斷優化也是十分必要的。在進行電池組設計時，設計人員需通過設計滿足車輛需求的電池系統參數以及多節單體電池的電氣連接方法，由此在全面提升電池可靠性的同時，使電池殼體、電池組箱體滿足絕緣安全、碰撞安全、耐震、防水、防塵、電磁兼容等可靠性要求。除此之外在進行設計時，工作人員還需提高對電池組配設計 中故障問題的處理方式的重視度，以此來后期更換作業的有序、有效開展打下堅實基礎。

2.熱管理技術

據調查在鋰動力電池使用過程中，電池的使用壽命、安全性能與電池溫度息息相關，其中當溫度過高時不僅會會加快副反應的進行，影響電池使用壽命，進而引導一系列安全事故，給人們的生命財產埋下巨大安全隱患，故此為從根本上規避上述問題的出現，確保熱管理技術的有效落實現已迫在眉睫，具體而言就是以熱模擬為基礎，通過估算比熱容，導熱系數及表面對流換熱系數等電熱參數，再與測量技術有機結合，共同加強熱管理系統可靠性。

結束語

概而總之，在現階段全面不斷變暖的趨勢下，新能能源的研發工作近年來受到了各界的高度關注，究其原因不僅是因為新能源的使用能有效緩解當前傳統能源短缺問題，此外在推動國家可持續發展中也發揮了重要性作用，因此對鋰動力電池進行一系列安全防護現已迫在眉睫。

參考文獻

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