新能源汽车动力电池安全问题分析及解决对策

张清郁

（河南工业贸易职业学院，河南 郑州 450053）

目前在新能源汽车核心技术攻关工程、电池技术突破研究领域中，我国已经研究开发出质量较轻、寿命较长、安全性较高、成本较低的电池。为有效应对安全问题，本文根据新能源汽车动力电池的特点、安全问题发生规律等，完善了相应的安全管理模式、安全防控机制，从而有效保障电池使用和运行的安全性。

1 新能源汽车动力电池安全问题分析

1.1 生产环节引发的安全问题

新能源汽车动力电池生产环节的安全管控工作会直接影响电池的安全性，如果未能严格管控，未能借助合理的测试验证保障电池的安全性，则容易引发安全事故从而导致严重后果。例如：我国制定的新能源汽车补贴政策周期为一年，和汽车厂商开发周期时间不匹配，尤其是在化学材料的应用过程中，体系改进的周期往往超出一年，而企业为了获得相应的补贴，很容易盲目地进行生产操作，缩短测试验证的时间，不能有效保障电池的安全性。此外，部分企业为缩短产品开发周期，会采用物理改进措施，如缩小电池隔膜的厚度，增加活性材料的厚度，虽然这样能够提升电池比能量，但是电池的安全性降低，不利于其安全应用。

1.2 使用过程的安全问题

1）电池热失控。近年来，我国新能源汽车产业发展迅速。 《2020年国务院政府工作报告》中指出，要强化新型基础设施、新型信息网络建设，增加5G技术的应用渠道，合理建设相关的数据中心系统，增加充电桩和换电站数量，对新能源汽车进行推广，重点关注新消费需求，推动产业的转型升级发展。目前新能源汽车普遍使用锂离子电池作为储能部件，其具有能量密度较高、使用寿命较长的优势，但美中不足的是存在安全隐患。据调查，2016—2020年，由电池热失控引起的自燃现象时有发生，对道路和人身安全造成直接影响。究其原因，动力电池因长时间使用，部件开始慢慢老化，电池的性能会有所降低，此情况下过充、过放都很容易引发热失控。从原理层面而言，电池经长时间使用，内阻增高发热，当达到90～120℃时，SEI膜会逐渐分解释放热量，温度再次增高，隔膜熔化关闭；超过150℃时，内部电解质分解，继续释放出热量；超过200℃时，正极材料分解，不仅会释放热量，还会释放气体，并呈现持续升温状态；超过300℃时，嵌锂态负极和电解液之间出现一定的反应，尤其是氧气剧烈反应，极易引发热失控现象。

2）充电不合理。电池在充电期间可能会产生数据通信不规范现象，一些厂商未严格按照国家新标准建设充电基础设施，导致电池的安全性受到威胁。新能源汽车动力电池的充电安全性直接由管理系统的控制性能决定。但目前部分企业的电池安全管控系统不符合标准规范，如国家要求必须能自动化诊断继电器控制系统的粘连问题，但是部分企业为了控制成本没有设计此类功能，同时也没有合理设计能够检测充电桩基础设施绝缘性能的功能、充电桩充电回路绝缘电压检测功能、过载检测功能、温升检测功能等，导致电池在充电过程中的安全性受到一定威胁。

2 新能源汽车动力电池安全问题的解决对策

2.1 生产安全的控制

1）完善测试验证模式。按照国家标准完善生产环节测试、验证工作的指标和要求，找出动力电池发生爆炸、自燃的安全隐患，根据隐患发生的原因测试验证正极材料的情况。分析磷酸铁锂电池、三元锂电池在应用的过程中达到某种温度指标之后出现分解的现象，其中三元锂电池在200℃的情况下分解，磷酸铁锂电池在800℃的情况下分解，并且三元锂电池材料很容易出现严重的化学反应，分解生成氧分子，引发连锁性的燃烧反应，因此在测试验证的过程中应分析不同材料的安全性能，尽可能选择使用磷酸铁锂材料生产的电池产品。同时还需进行电池高压电流方面的安全性测试和验证分析，按照不同车型的特点、国家相关标准完善工作机制，保证相应的测试验证分析效果，确保生产环节中电池的安全性[1]。

2）合理选择测试验证方法。在电池生产环节中，应结合新能源汽车的动力电池特点、生产技术特征、国家相关标准等，科学地选择应用测试验证方法，避免因为安全标准形式单一出现问题，确保在综合性测试分析、验证研究的情况下及时掌握和了解电池的安全隐患及其他问题，科学合理地执行各项研究工作，提高测试工作水平，增强验证工作的有效性，发挥不同措施的价值作用。同时还需借鉴先进的工作经验，结合具体的工作特点，科学地进行测试验证处理，从而提高工作质量[2]。另外，传统的电池生产制造缺陷是单体缺乏良好的传感监控形式，在此情况下建议在生产环节中设置智能化锂离子动力电池组，即外壳选用铝合金材料，侧边做开口处理，便于设置、封装传感器的零部件，在外壳内部水平位置准确设计电池槽位，将电池包安装其中，设置耐高温类型的垫圈结构，降低新能源汽车在行驶期间因振动带来的不利影响与危害。在相邻电池之间设计冷却管，电池组开启之后冷却管循环运行，起到降低电池组温度的作用。另外，重点还需在外壳前端区域设置处理器，准确收集电池的温度数据信息、电压数据信息等，在外壳中安装和设备相互衔接的动力电池正极和负极处理器、嵌入式处理器的CAN总线接口，便于设备的有效控制。该设计的应用可有效解决生产环节中温度过高的问题，冷却管代替传统风扇进行散热可增强散热的均匀性，同时还能利用传感器进行动态监控，避免因温度过高出现热失控问题，确保电池组整体安全有效运作。

2.2 使用环节的控制

1）做好电池报废管理与更换管理。为避免电池因长时间使用出现老化和坏损现象从而影响其安全性能，有关部门应加强电池报废管理与更换管理的力度，杜绝安全隐患。对于相关的动力电池，在不适合继续使用的情况下应及时回收，电池使用性能降低30%以上时要采用梯次使用形式，通过拆解方式，将其重新应用在路灯中，这样不仅能够避免新能源汽车的电池安全隐患，还能解决资源浪费问题。同时为增强能源利用效果，应遵循经济性、环保性原则，合理回收利用废旧电池，并特殊处置重金属成分，避免环境污染[3]。

2）完善充电安全管理工作模式。为增强电池充电环节的安全管理效果，应不断完善管理模式，强化电池使用的规范引导，为使用者提供相应的电池安全应用培训，将充电注意事项、充电操作要求等作为主要的培训内容，并提醒使用者不可擅自改装电池。同时需强化对使用者在电池保养、故障排查方面的引导，使其了解安全隐患并能够及时发现、排查异常状况。在发生底盘刮伤、遇到强烈撞击、遭到雨水浸泡的情况下，提醒使用者尽快在附近网点进行检查和维修，引导使用者在充电过程中准确排查安全隐患，加强管控力度，保障电池应用的安全性。严格按照国家相关标准加强充电桩、充电系统基础设施建设[4-5]。

3 新能源汽车动力电池未来发展趋势

3.1 高性能化发展

锂电池产品质量较轻、能量密度较高，且对环境的适应性较强。钛酸锂材料能够适应复杂的温度变化，因此，在未来发展的进程中可合理开发钛酸锂电池产品，按照国家标准和要求进行研发和生产，延长电池使用生命、增强电池安全性能，使其能够更好地应用于新能源汽车领域，为用户提供安全可靠的产品[6]。

3.2 以满足市场高需求为导向发展

锂电池具备锂金属特征，相同容量的锂电池质量只是铅酸电池的20%，合理应用锂电池材料能够为新能源汽车的设计、生产等提供更多的空间，可以更好地以市场和客户的多元化需求为导向进行新能源汽车设计。同时锂电池具有节能环保的特性，在未来发展中可以按照市场需求优化锂电池产品，提升电池应用的安全性能[7]。

4 结束语

近年来，我国新能源汽车保有量不断提升，其动力电池存在安全隐患，安全事故的发生率也有所提升，威胁着新能源汽车使用者的生命安全。因此，本文结合实际情况，根据生产环节和使用阶段的安全问题和发生规律，完善生产环节的安全控制措施，健全测试验证工作机制，加大使用环节的安全监督力度和提高安全控制的有效性，从而提升新能源汽车动力电池的安全性能。