新能源汽车锂动力电池安全性能及防护技术研究

刘阳勇

摘  要：在现阶段汽车行业规模化建设过程中，为确保区域经济的可持续发展，加快新能源的研发成为了行业科研部门作业的重中之重，但与此同时各类新安全隐患问题的存在，给区域经济稳定性发展埋下了巨大安全隐患，为此本文主要针对新能源汽车锂动力电池，针对电池的安全使用标准，对其性能问题的防护技术展开了系统化剖析。

关键词：新能源汽车;锂动力电池;安全防护

引言：

所谓“新能源汽车”泛指除发动机之外的能源汽车，将其作为当下汽车制造业的主要生产对象，从某方面来讲在降低城市污染度的同时，也有效缓解了当前生态环境问题，据调查新能源汽车的动力系统主要是锂离子电池，因此确保安全性能及防护工作的全面落实，對行业可持续发展目标的实现具有重要意义。

一、新能源汽车锂动力电池安全性能标准的基本概述

在现阶段行业规模化建设过程中，为对动力电池生产制造过程进行规范化指导，国家相关部门制定了一系列的国家标准和行业生产标准，以此来确保锂动力电池的安全性能。据调查锂动力电池的安全性能从某方面而言与锂离子电池选材、设计以及生产等各个环节息息相关，具体而言其标准主要内容有：

（一）选材标准

当前《标准体系》中，虽然就锂动力电池中的正极材料（钴酸锂电、碳复合磷酸铁锂、镍酸锂）化学性能测试作出了系统规划，但其中某些部分（锂含量、导电性、化学性能），测试方式仍处于探索阶段，从某方面来讲产品的测试方式不规范、不科学以及不合理现象十分普遍。除此之外对于锂动力电池负极，目前《标准体系》中仅有石墨类材料、钛酸锂及其碳复合负极材料两项产品有国家标准发布，对于电解液以及电解溶液的标准始终出探索阶段，长此以往导致锂动力电池在选材时或多或少或存在一定不足，安全性能的发挥也受到了影响。

（二）设计及制造回收标准

目前来看在现阶段汽车制造业规模化建设过程中，从某方面而言作为新能源汽车动力系统的重要原料，《标准体系》中关于锂动力电池不仅离子电池安全设计及电池组安全设计类的国家相关标准尚处于初步探索阶段，此外制造与检测设备中的行业标准化也未能做出明确规定，回收利用标准中仅有五分之二处于制定中，剩余五分之三处于拟定状态。从某方面而言，虽然早在很久之前杜宇电动汽车的基础通用部分《标准体系》中作出了明确规定，但由于发布时间较早，未能将时代特色融入其中，汽车的安全要求、电性能要求、电池循环寿命要求三方面尚在完善中，对新能源安全性能使用效益的最大化发挥造成了十分不利的影响。

二、新能源汽车锂动力电池安全防护技术优化策略

（一）对锂动力电池的材料和部件进行不断改进和优化

据调查锂动力电池安全性能的发挥效益在很大程度上与电池材料与部件息息相关，换言之为从根本上确保预期安全性能的最大化发挥，对锂动力电池的材料和部件进行不断改进和优化现已迫在眉睫，目前来看锂动力电池材料和部件的优化对象主要包括：

1.正极

在现阶段新能源汽车锂动力电池生产过程中，在进行材料选择过程中，生产机构需尽量选择性锰酸锂、磷酸铁锂、高压锂镍锰尖晶石和三元材料等含富锂锰的基层状材料，反观现阶段应用最普遍的钴酸锂，从成本和安全性两方面考虑，需降低这种材料的应用率，此外在上述几种优化材料中，三元电池由于高性能、低成本的显著优势，是未来锂动力电池的必然发展趋势，但相比国外发达国家，由于我国起步较晚，因此这类材料的技术应用存在一定的滞后性，为此加大对三元正极材料的研究现已迫在眉睫。除此之外据调查三元锂电客车的安全性能在一定程度上不仅与三元电池安全性能息息相关，此外还与电芯安全控制、电池管理系统以及电池与整车匹配程度有关，换言之为确保预期安全性能的最大化发挥，需站在整体角度进行分析考量。

2.负极

当下新能源锂动力电池的负极材料主要有石墨、硬/软碳、钛酸锂以及合金负极材料，通过对比分析可知，石墨类负极材料的充电性能差，钛酸锂类比容量较低，在使用过程中或多或少都会对锂动力电池的安全性能发挥具有一定影响，为此采用膨胀石墨微粉为原料，通过氧化膨胀石墨微粉制备出单层氧化石墨烯，并通过微波辅助水热法还原得到的石墨烯片现阶段被广泛应用到锂动力电池的负极中，此外与通过纳米技术对石墨进行改良后得到的石墨烯相比，前者材料在使用过程中具有最低的首次充放电容量和库伦效率，后者则是目前发现最薄、强度最大、导电导热性能最强的新型纳米材料。

（二）对电池系统进行不断优化

1.电池组配技术

在现阶段锂动力电池广泛应用的新市场经济常态下，为从根本上确保动力电池安全性能的最大化发挥，对电池组配套技术进行不断优化也是十分必要的。在进行电池组设计时，设计人员需通过设计满足车辆需求的电池系统参数以及多节单体电池的电气连接方法，由此在全面提升电池可靠性的同时，使电池壳体、电池组箱体满足绝缘安全、碰撞安全、耐震、防水、防尘、电磁兼容等可靠性要求。除此之外在进行设计时，工作人员还需提高对电池组配设计 中故障问题的处理方式的重视度，以此来后期更换作业的有序、有效开展打下坚实基础。

2.热管理技术

据调查在锂动力电池使用过程中，电池的使用寿命、安全性能与电池温度息息相关，其中当温度过高时不仅会会加快副反应的进行，影响电池使用寿命，进而引导一系列安全事故，给人们的生命财产埋下巨大安全隐患，故此为从根本上规避上述问题的出现，确保热管理技术的有效落实现已迫在眉睫，具体而言就是以热模拟为基础，通过估算比热容，导热系数及表面对流换热系数等电热参数，再与测量技术有机结合，共同加强热管理系统可靠性。

结束语

概而总之，在现阶段全面不断变暖的趋势下，新能能源的研发工作近年来受到了各界的高度关注，究其原因不仅是因为新能源的使用能有效缓解当前传统能源短缺问题，此外在推动国家可持续发展中也发挥了重要性作用，因此对锂动力电池进行一系列安全防护现已迫在眉睫。

参考文献

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