新能源汽車電池的防火措施

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）10-0090-02

【Abstract】The rapid development of the new energy vehicle market has made battery safety issues increasingly prominent，among which thermal runawayis the main causeof batterysafetyaccdents.This study explores theinfluence of batery design flaws and external environmentalconditions on thermalrunaway，proposes fire preventionmeasures，and provides support for the safety of battery design and use.

【Key words】new energy vehicles；power batteries；thermal runaway；fire prevention measure

1新能源汽車電池的熱失控現象

1.1 電池熱失控的定義

電池熱失控是指在外界環境或內部條件影響下，電池內部發生劇烈的物理和化學變化，釋放大量熱量[]。電池內部線路斷開、電解液分解、電極材料不穩定等多種因素相互作用，會引發這一復雜狀況。單個電池模塊熱失控受損后，熱量擴散會影響周邊模塊，擴大事故范圍，危及整車安全。鋰離子電池因高能量密度、輕量化等優勢在新能源汽車中廣泛應用，但熱失控風險較高，熱失控時通常會快速放熱、排氣，觸發因素包括機械破壞、過充過放等。深入探討該現象，對提高電池運行安全性至關重要，能為新能源汽車安全使用提供技術與理論支持，保障其安全推廣[2]。

1.2 熱失控的原因分析

內部因素方面，電池材料熱穩定性差是熱失控最核心原因[3]。溫度過高時，電解液會發生分解，正負極材料也會發生反應并釋放大量熱量，進一步加劇熱失控情況；電化學反應不穩定，鋰枝晶生長致內部短路，溫度升高。外部干擾方面，電池過充、過放、受機械撞擊等會破壞結構穩定性，增加內部短路與熱量堆積風險；環境溫度波動加上散熱不佳，會打破電池熱量平衡，熱量無法及時散發，進而引發熱失控。這些因素共同作用，嚴重危害電池安全性能，帶來諸多隱患。

1.3熱失控事件對電池性能和安全性的影響

熱失控一旦出現，電池內部溫度就會快速升高，導致電池儲電能力永久性下降且無法恢復，使用壽命也明顯縮短，電池內部化學反應變得極不穩定，大量易燃氣體被釋放出來，使得火災和爆炸風險大增。熱失控的高溫還影響周圍電池單元，引發連鎖反應，致使整個電池組正常工作能力徹底喪失，熱失控釋放的巨大能量嚴重威脅車輛其他部件和乘客安全，極大破壞新能源汽車整體安全性能與市場聲譽。

2 電池材料與熱失控機制

2.1鋰離子電池材料的熱穩定性探討

電池熱穩定性優劣，由正極、負極材料及電解質應對高溫的分解特性緊密決定[4。市場上，三元鋰、磷酸鐵鋰等正極材料，高溫下內部結構可能崩解，釋放大量熱量與氧氣，加劇熱失控風險；石墨負極材料高溫會與電解液反應，危險性遞增。電解液含易燃有機化合物，高溫分解釋放可燃氣體，是熱失控重要誘因。電池熱穩定性差時，過充、外短路等或致提前破裂。隔膜熱縮性和熔融點影響熱穩定性，熔融失效會增大內部短路可能，引發事故。深入分析材料熱穩定性，能為電池改進提供理論支撐。

2.2電化學不穩定性對熱失控的貢獻

電池充電和放電時電極材料內部會有嵌鋰和脫鋰的化學反應發生，導致結構應力積累，引發電解液分解、氣體生成、金屬析出等副反應，散發出大量熱量連續聚集。若電池過度充電、過度放電或遭受外部機械損傷，則電極和電解液接觸界面的化學反應速度加快，從而產生強烈的熱量反應。電池處于高溫或不正常工作環境中，內部電化學穩定性會降低且形成不穩定的化學反應區域，容易引發連續的熱分解反應。

2.3內部短路現象的發生和影響

電池內部短路是引起熱失控的關鍵因素之一，常由隔膜破損、內部雜質或機械應力等誘發。電池內部一旦短路，大量電流經短路點迅速生熱，部分溫度急劇升高，進而觸發電解液破裂、正負極材料反應等一系列反應。熱積累過程會超越電池熱穩定性極限，最終可能導致電池著火或爆炸，嚴重危害其安全性。探究內部短路機理，對改進電池設計、提升安全性能至關重要。

3 防火措施的設計與實施

3.1 電池設計優化的策略

優化電池設計是應對新能源汽車電池熱失控的重要舉措[5。熱失控有特定誘因，優化內部結構十分關鍵。調整電芯的間距可降低熱量傳遞效率，防止連鎖反應；采用高熱穩定性電解質和隔膜材料，能提升極端條件下的安全性；增加導熱材料可改善散熱路徑，減弱局部溫升；模塊化設計將電芯分隔，抑制熱失控傳播；合理設計過載和過充保護電路，可避免引發熱失控；優化封裝外殼，以提升絕緣和耐高溫能力。多種改進方法可讓電池在高溫下穩定運行，靈活應對環境變化，從根本上減少熱失控的可能，為電池安全提供可靠的技術支持。

3.2熱管理系統的改進方案

研發卓越熱管理系統，可減少電池高溫情況發生，縮小高溫影響范圍，提升溫度穩固性與平衡性，降低過熱失控風險。提升方案的核心是提高熱量傳導效率，保證溫度均勻分布，可采用先進導熱材料，優化熱接觸面結構，促使熱量快速均勻傳導。提升冷卻介質熱量轉換效果也很關鍵，采用液體、空氣和固體冷卻組合方式，可改善系統的冷卻性能，確保電池穩定工作。此外，開發適應性強的熱管理控制系統，獨立調節冷卻力度，以應對復雜工作環境，是提升方案的重要目標。

3.3電池管理系統與故障預警技術的應用

電池管理系統實時對電池的溫度、電壓、電流等相關信息進行監測，避免熱失控發生，延長電池的使用壽命并保障車輛正常行駛。設備內有高科技傳感器與數據分析程序，可快速識別電池運行異常現象，采取必要舉措使運行回歸正常并調整電池工作模式。故障報警功能以無線信號或聲音提示，告知車主與管理中心，以保障問題發現后盡快處理，減少意外風險并避免可能的火災隱患。

4防火材料與安全保護措施

在提升新能源汽車電池的安全性上，防火材料與安全保護措施極為關鍵。創新防火材料成效顯著。高性能無機阻燃材料，如陶瓷纖維涂層、玻璃基泡沫材料，耐高溫且熱防護強，用于電池外殼和模組隔層能形成隔熱屏障，減緩熱失控擴散。凝膠型防火涂層材料高溫膨脹成碳化保護層，可阻擋氧氣，減少熱量釋放。添加納米金屬氧化物顆粒的防火劑能降低熱失控風險。在應用創新防火材料的同時，電池的日常維護與檢測也必不可少。定時維護能盡早察覺潛在風險，規范化檢測可全面了解電池運行狀態，借助高端檢測手段能在熱失控初期預警。同時，要合理規劃維護和檢測次數，確保符合標準。此外，合理嚴謹的安全標準與法規為電池各階段劃定安全界限，降低事故概率，推動行業良性發展。

5結束語

本文剖析了新能源汽車電池熱失控的具體表現與防火方法，闡明了電化學不穩定、設計缺陷及外界環境等因素對電池熱安全的綜合影響；還提出了改進電池設計、完善熱管理、采用先進電池管理技術等措施，以提升電池安全性與可靠性。然而，受電池材料性能局限及外界環境多變的影響，電池熱失控風險仍未徹底消除，仍存在隱性危險，需更詳盡的研究與測試。當前，電池研究面臨極端環境安全、成本與性能協調等難題。未來，應加大對新材料、新結構的探索，研發智能化故障預警和管理功能，開發新測試與模擬技術，以提升電池安全水平，推動新能源汽車行業規范發展。

參考文獻

[1]鮑曉東，張仙妮，劉國強.新能源汽車動力電池熱失控研究分析[J].機電產品開發與創新，2022，35（2）：100-102.

[2]胡超.新能源汽車電池熱失控火災原因和防控措施[J].價值工程，2021，40（1）：5-7.

[3]馬.新能源汽車電池熱失控事故防護研究[J].時代汽車，2023（19）：85-87.

[4]申江龍.新能源汽車電池包熱失控防護措施優化研究[J].汽車測試報告，2023（4）：64-66.

[5]蔡昊燃.新能源汽車電池熱失控事故分析及防護對策[J].廣東化工，2022，49（15）：70-71，99.

（編輯 楊景）