作為純電動(dòng)汽車的心臟，動(dòng)力鋰電池直接決定了車輛的安全、壽命和性能。在動(dòng)力鋰電池能量密度和性能不斷提升的過程中，安全性也成為備受關(guān)注與爭(zhēng)議的話題。動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)存在諸多安全層面的不確定性。正如我國(guó)汽車動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)王子冬所言，由單體和系統(tǒng)組成的電池包，其安全性也關(guān)系著產(chǎn)品的方方面面，涉及面比較廣，但業(yè)內(nèi)外卻對(duì)此普遍存在認(rèn)識(shí)不深的問題，甚至有些概念還可能是錯(cuò)誤的，這加劇了安全風(fēng)險(xiǎn)。

此前我國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、我國(guó)汽車動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、我國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟組織行業(yè)編制的《電動(dòng)汽車安全指南》（以下簡(jiǎn)稱《指南》）指出，應(yīng)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)重視安全，提升新能源汽車用鋰離子電池安全認(rèn)知，提升安全性設(shè)計(jì)、制造及安全管控水平。那么，提升對(duì)電池的安全認(rèn)知，首先就要認(rèn)清什么因素影響電池安全。關(guān)注安全，就要將影響安全的各種因素盡可能找出，做到寧多勿漏。天津力神執(zhí)行副總裁高俊奎說。

■電池?zé)崾Э厥请妱?dòng)汽車起火主因

高俊奎強(qiáng)調(diào)，電池單體內(nèi)短路、單體散熱、性能衰減引起溫度升高、機(jī)械可靠性和電池模組的內(nèi)短路、散熱、電氣連接可靠性、機(jī)械可靠性是關(guān)系電池安全的重要因素，而電池系統(tǒng)的熱管理能力，系統(tǒng)內(nèi)的短路、絕緣問題，密封防水性能、BMS（電池管理系統(tǒng)）管理能力和可靠性是決定電池包的安全因素。他進(jìn)一步指出，電池安全涉及安全體系、安全設(shè)計(jì)和制造過程等各方面。

在諸多的安全隱患中，高俊奎強(qiáng)調(diào)，電池?zé)崾Э厥切履茉雌嚻鸹鹗鹿实闹饕?，這種過熱在電池充放電過程中最容易發(fā)生。顧名思義，熱失控就是電池內(nèi)部熱量聚集，最終達(dá)到無法控制的地步，導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。而目前關(guān)于鋰離子電池起火沒有有效的阻止措施，只能任由電動(dòng)汽車燃燒直至熱失控過程結(jié)束。那么，又是什么原因引起了電池?zé)崾Э?？目前，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，引發(fā)電池?zé)崾Э氐脑蛑匾菬彷椛?、電池?nèi)部短路、惡劣環(huán)境濫用等引起的。如何針對(duì)熱失控進(jìn)行管理？《指南》專家組的研究明確，熱失控發(fā)生起火爆炸時(shí)，電池單體上的安全保護(hù)裝置應(yīng)啟動(dòng)，這就要求公司在電池泄壓和噴火層面上盡心設(shè)計(jì)，噴瀉出的物質(zhì)數(shù)量應(yīng)有所控制，對(duì)噴出的氣體溫度和成分也要進(jìn)行研究分析，以防止次生短路災(zāi)害的發(fā)生。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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另外，鋰離子電池充電速度和使用壽命強(qiáng)相關(guān)，關(guān)于不具備快充熱性的動(dòng)力鋰電池組，在條件允許的情況下，應(yīng)減少快充的使用，盡可能選擇小倍率充電。盡管快充已經(jīng)成為廠商重要的營(yíng)銷噱頭，也成為消費(fèi)者購買車輛的重要參考，但從安全角度看，快充并不應(yīng)該被提倡，這也是要業(yè)內(nèi)外廠商、消費(fèi)者要正視的問題。

■使用溫度影響鋰離子電池安全

除了電池本身，使用環(huán)境也影響著電池的安全性。

電動(dòng)汽車冬天為何充電不暢？這可能是困擾大部分消費(fèi)者的問題。在業(yè)內(nèi)專家看來，鋰離子電池具有最佳使用溫度范圍，低溫難充電是目前技術(shù)條件下不可防止的問題。不僅如此，鋰離子電池在超過最佳使用溫度范圍后甚至還會(huì)引發(fā)安全問題，較高溫度下使用易引發(fā)熱失控安全問題，低溫充電下負(fù)極又可能發(fā)生析鋰問題。那么，超過45℃和0℃以下非最佳使用溫度范圍內(nèi)應(yīng)如何保證電池的安全性？相關(guān)行業(yè)專家指出，應(yīng)控制充放電策略，如降低倍率，保證電池在安全范圍內(nèi)工作?！吨改稀芬矎?qiáng)調(diào)，鋰離子電池在使用過程中應(yīng)控制充電方式（包括充電溫度、充電倍率和充電電壓），以保證安全。

當(dāng)前，不同體系和不同設(shè)計(jì)的單體電池充電方式不同，為了確保安全，《指南》給出的建議是，電池單體制造商在供應(yīng)單體電池產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)供應(yīng)溫度-倍率-充電電壓關(guān)系圖，根據(jù)電池單體規(guī)格書設(shè)計(jì)系統(tǒng)充電策略。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

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溫度不僅對(duì)電池使用出現(xiàn)影響，也同樣是電池壽命、儲(chǔ)運(yùn)安全的重要影響因素。王子冬指出，鋰離子電池在高溫下長(zhǎng)期存儲(chǔ)性能會(huì)嚴(yán)重衰減，長(zhǎng)期存放的電池再次使用時(shí)也不應(yīng)直接采用快速充電的方式。《指南》也明確，電池和模組的包裝應(yīng)防水、防潮，防止擠壓和損傷，且應(yīng)以最小單元隔離固定，保障安全距離。在運(yùn)輸過程中，也要對(duì)所處溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止日曬、雨淋和受潮。

■能量密度與安全需兼顧

一味提升能量密度被認(rèn)為是當(dāng)前影響電動(dòng)汽車安全性的根源。我國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)董揚(yáng)曾指出，動(dòng)力鋰電池的能量密度與安全性是一對(duì)矛盾，在提高動(dòng)力鋰電池能量密度的同時(shí)如何保證其安全性，要深入細(xì)致地科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)，才能把握準(zhǔn)確的度。

如何把握這個(gè)度？高俊奎表示，要在保證安全的前提下，提升電池的比能量、縮短充電時(shí)間。我們?cè)谟懻撾姵氐娜萘?、電池隔膜厚度時(shí)存在很大爭(zhēng)議。王子冬表示，從動(dòng)力鋰電池的安全性角度考慮，動(dòng)力鋰電池的單體容量提高與電池系統(tǒng)熱失控后的不穩(wěn)定性成正比；電池隔膜的厚度減薄與電池系統(tǒng)熱失控后的不穩(wěn)定性成正比。故此提出了動(dòng)力鋰電池容量不建議超過100Ah（三元）、200Ah（磷酸鐵鋰），隔膜厚度不小于0.012mm的設(shè)想。但對(duì)此，也有公司認(rèn)為系統(tǒng)熱失控后的不穩(wěn)定性與生產(chǎn)控制水平，以及成組技術(shù)有關(guān)，目前不宜限制容量的大小。經(jīng)過充分討論，《指南》中有關(guān)動(dòng)力鋰電池容量確定為不斷提升電池單體的比能量是長(zhǎng)期、系統(tǒng)的工作，建議要在確保安全性、可靠性和關(guān)鍵電性能指標(biāo)的前提下，提升電池單體的容量和比能量。隔膜厚度確定為，隔膜厚度和電池單體安全性強(qiáng)相關(guān)，動(dòng)力鋰電池隔膜厚度的選擇建議充分考慮由于降低隔膜厚度帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

新能源汽車補(bǔ)貼對(duì)能量密度的青睞被認(rèn)為是廠商過于追求高能量密度的原因之一。當(dāng)前，2019年的補(bǔ)貼政策還未出臺(tái)，此前已經(jīng)有業(yè)內(nèi)人士建議，補(bǔ)貼應(yīng)調(diào)整對(duì)能量密度的要求，讓廠商更多從安全角度推進(jìn)電池技術(shù)進(jìn)步。

■BMS和電池系統(tǒng)失效應(yīng)引起重視

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，BMS失效和電池系統(tǒng)失效是引發(fā)新能源汽車安全事故的兩大因素。東軟睿馳高級(jí)總監(jiān)郭曉東認(rèn)為，當(dāng)前，業(yè)內(nèi)對(duì)BMS及電池系統(tǒng)的失效模式、失效可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)、應(yīng)對(duì)措施缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，對(duì)BMS及電池系統(tǒng)安全相關(guān)的設(shè)計(jì)開發(fā)，缺乏基本要求和實(shí)踐指導(dǎo)。

據(jù)了解，BMS失效嚴(yán)重的可能會(huì)引起車輛起火、爆炸，或者造成動(dòng)力中斷或監(jiān)控保護(hù)功能失效；而電池系統(tǒng)失效則可能引發(fā)起火/爆炸、動(dòng)力中斷或人員觸電，兩者均應(yīng)引起足夠的重視。為此，郭曉東指出，針對(duì)BMS，要重視規(guī)范充放電控制策略，防止不當(dāng)充放電策略引發(fā)的安全事故。同時(shí)要規(guī)范BMS故障處理機(jī)制及保護(hù)策略，確保安全事故發(fā)生時(shí)，合理觸發(fā)保護(hù)措施，防止人身傷害。在開發(fā)過程中，也要明確BMS功能安全開發(fā)要求，降低產(chǎn)品故障率，提升BMS產(chǎn)品質(zhì)量及安全性。關(guān)于電池系統(tǒng)，則應(yīng)優(yōu)化動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)層面提高電池系統(tǒng)安全性，降低安全風(fēng)險(xiǎn)；優(yōu)化電池系統(tǒng)檢測(cè)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)，把控產(chǎn)品質(zhì)量；規(guī)范優(yōu)化電池系統(tǒng)售后、保養(yǎng)要求，保證產(chǎn)品使用壽命，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

此外，相關(guān)專家指出，過去幾年尤其是在電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用初期，很多廠商都向消費(fèi)者灌輸了電動(dòng)汽車不要維護(hù)保養(yǎng)的理念，其實(shí)這是一個(gè)很大的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，電動(dòng)汽車尤其是電池也要定期保養(yǎng)?！吨改稀芬步ㄗh，電動(dòng)汽車應(yīng)定期在售后服務(wù)中心檢查，建議保養(yǎng)周期為每5000公里或半年。定期保養(yǎng)的內(nèi)容應(yīng)包含均衡充電、氣密性檢測(cè)、絕緣性能檢測(cè)、外觀檢查等。王子冬告訴記者：為了安全性和可靠性，電動(dòng)汽車要定期檢查和保養(yǎng)。但之前的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)很少考慮系統(tǒng)的可維修性，讓用戶在對(duì)動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)無從下手。所以，電池系統(tǒng)要設(shè)計(jì)維護(hù)保養(yǎng)接口。隨著電動(dòng)汽車、智能手機(jī)和無人機(jī)等對(duì)更高能量密度的鋰金屬電池的需求新增，SEI的不穩(wěn)定性成為阻礙鋰金屬電池發(fā)展的關(guān)鍵問題，因?yàn)樵撾姵氐匿囯姌O表面的一層鹽層會(huì)將SEI隔離，并且傳導(dǎo)鋰離子。

作為鋰金屬電池內(nèi)最不為人所知的部分，SEI的降解促進(jìn)了樹突的形成。樹突是一種針狀結(jié)構(gòu)，從電池的鋰電極中生長(zhǎng)出來，會(huì)對(duì)電池的性能和安全性出現(xiàn)負(fù)面影響。

機(jī)械與化學(xué)工程教授Wang表示：這就是為何鋰金屬電池壽命不長(zhǎng)的原因，界面膜一生長(zhǎng)，電池就會(huì)不穩(wěn)定。在該項(xiàng)目中，我們使用了聚合物復(fù)合材料來打造更好的SEI。該項(xiàng)目由化學(xué)博士生YueGao領(lǐng)導(dǎo)，研發(fā)的增強(qiáng)型SEI是一個(gè)反應(yīng)性聚合物復(fù)合材料，由聚合物鋰鹽、氟化鋰納米顆粒以及氧化石墨烯片組成，新型電池組件的結(jié)構(gòu)就包含一層薄薄的此類材料。

研究人員研發(fā)的聚合物能夠與鋰金屬表明形成爪狀鍵合，以無源方式為鋰表面供應(yīng)所需能量，使其不會(huì)與電解質(zhì)中的分子發(fā)生反應(yīng)，而納米片在復(fù)合材料中起到機(jī)械屏障的用途，防止鋰金屬中形成樹突。