电动汽车动力锂离子电池组的安全性该如何提高?

2021-02-25      774 次浏览

到目前为止我国动力锂电池行业经过十几年的积累,已经有了很大的提升,特别是对动力锂电池的理解和认识方面,应对当下的电动汽车使用,应该说是能够胜任的。现在的动力锂电池在材料上,假如没有明显技术突破前,发展到一定水平之后,就很难再有进一步的突破,与此同时,在安全性方面的负面影响却越来越大。这时有人就会问了,燃油车还经常起火呢,且比电动汽车多,为何对电动汽车要求这么高呢?在这里有一个概念就要说清了:燃油车的着火是能够找到规律的,与许多已知因素有关,关键一点是燃油车的易燃物是燃油,是被密封在一个与外界隔绝的环境里,与氧气(助燃剂)和火源分开,这种隔绝条件一旦被打破(如管路老化漏油遇到发动机高温),就会出现事故。而动力锂电池系统的易燃物是电解液,它与助燃剂氧气(正极材料遇到高温时会分解生产氧气)和火源(内短路、过充都会出现高温)被密封在同一个容器环境里,因此它的安全不确定性也就显得尤为突出。


电池系统的安全必须由电芯来解决,假如电芯要保证安全,就必须采用更稳定的材料,更安全的设计。假如现在一味的放低电芯的安全要求,降本、提高能量密度,那么后续的安全性能检测就会很难通过,评估整车的安全性还是应该从源头上进行握好,在电芯层面的安全性上,选用更厚的隔膜,在电芯提高能量密度的设计上不应该通过减薄隔膜厚度实现。


电动汽车动力锂离子电池组的安全性如何提高?


现在的电动汽车采用的电池都是磷酸铁锂离子电池组的,安全性能非常高,有智能管理系统控制显示每组电池的电压,剩余容量和温度,非常好,政府还有购车补贴。


电动汽车锂离子电池组安全问题一直以来都是广大消费人群所关注的问题,尽管锂电安全无法根治,但却是可控可防的,正确面对并积极探索一些新的安全性技术,将有利于促进电池技术进步,比如提高材料界面热稳定性,开发单体自激发热保护技术,以及系统热扩展防范技术,就可以有效改善电池系统的安全性。


动力锂离子电池组,几乎全部的设计都打有安全的烙印,外壳的防水设计,电池包的强度设计,热管理系统,BMS的温度监测、烟雾报警、防过充过放程序等等。安全是动力锂电池包的重中之重。


正极材料的可选择范围并不大,钴酸锂,由于稳定性差,使用的范围已经越来越小。动力锂电池主流的三种正极材料,磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料。从安全性角度考虑,磷酸铁锂的安全性最好,锰酸锂次之,三元相对较差。


锂离子电池组安全实现质的提升,最根本还是要依靠材料技术的进步。使用耐高温的陶瓷涂层隔离膜锂离子电池的热稳定性和安全性进一步提高。但是正极材料的热稳定性一直没能得到很好的提高,电解液也一直采用易燃易爆的有机体系。动力锂离子电池组热失控最根本的解决方法是开发出难燃或者不燃的电解液,这样即使发生各种短路或者热失控情况,电池也只是发热而不会剧烈燃烧爆炸。

由于动力锂离子电池成组使用最关键也是最核心的问题:一是安全、二是寿命,特别是在快速充电时,电池组内电池的差异加大,如何解决电池组的使用寿命,面对巨大挑战。


影响电池安全使用和循环寿命的因素,除了电池自身工艺性和产品质量外,至关重要的一个问题是:电池成组充电时的安全性管控和热管理技术。没有完善的电池成组安全性管控和热管理技术,电池的安全性和长寿命循环就无法保证,因此,动力锂电池充电的管理系统与电池自身的安全同等重要。


随着电动汽车这个市场逐渐的增大,能够有效的激发生产厂家对电池发展的动力,锂离子电池材料技术的研发和生产制造将会不断的进步。由此可预见,在电池技术不断地发展下,锂离子电池将会越来越安全,新能源汽车技术也将会越来越成熟。


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