新能源汽车动力电池安全问题分析及改进趋势综述

近年以来，随着中国新能源汽车数量的不断增长，新能源汽车火灾事故的频率也逐年增加，严重危害着驾驶人员的生命财产安全。新能源汽车的起火原因由多种因素构成，其中动力电池的过充、挤压、碰撞、涉水等恶劣条件及制造工艺的问题均可能引起电池的热失控并造成新能源汽车起火甚至爆炸。新能源汽车在火灾事故中，尽管锂离子电池燃烧时的火焰温度较低，但当电池起火被完全扑灭后，电池的温度并没有很快降低至安全水平，并伴随着大量的有毒气体产生。即使将其浸泡在水中，其温度下降至安全水平也需较长的时间，电池也极易发生复燃，而且蔓延速度极快。

统计事故原因，充电站/桩起火事故位居第一约占26%，其包括直接起火、充电设备故障、过充等原因造成充电时起火；停置时起火也占据了很高的比例，约为13%。当车辆处在断电停置状态时，汽车起火大多是由电池内短路引起的。此外，碰撞、涉水和线路老化等问题引发的事故概率分别约为 11%、4%和 11%，这些故障都会引起电池热失控。

当新能源汽车起火时，故障电芯的电压和温度将会迅速上升并且热传递的时间极短，短时间内会引起电芯大面积的热失控。如果能准确捕捉到故障单体电芯的特征参数变化并对驾驶员提供警示将会减少事故的发生。

动力电池改进措施及趋势

1、改进电池材料

电池的正负极材料、隔膜、电解液等都是电池安全性的影响因素。

电池隔膜的一般材料为聚丙烯或聚乙烯等材料，其耐高温性能都比较差。聚酰亚胺材料的耐热性能较强，可以用作电芯隔膜基材，又或者在隔膜中加添加无机纳米涂层，都可以有效的提高隔膜的耐高温性和稳定性。

电解液燃烧将会产生极大的危害和风险，可以在电解液中添加相应的阻燃添加剂来降低燃烧的风险。

2、电池包壳体的改善

当电动车发生机械碰撞电池受到挤压碰撞时或电动汽车着火时，电池包壳体对电池组的机械防护至关重要。增强外壳的阻燃性能，当电池发生热失控时，高阻燃外壳具有抑制火势扩散的功能。改善电池的密封性能，对防止电池包浸水、热失控时产出的气体泄露和燃烧扩散具有重大的影响。

3、改进散热系统

动力电池包是由若干个单体电池串并联组成，同一规格型号单体电池在组成电池组后可能存在不一致性，所以电池产生的热量也有差异性。在实际的工作条件下，由于各电池单体的散热条件的不一致将会加剧电池组的不一致性，会影响电池单体的充放电速率和容量衰减，所以改进散热系统对提高电池性能有很大帮助。

目前，由于电池热失控机理还未完全清晰以及故障模型众多，且各故障模式之间互相耦合的特点，使其故障诊断难度较大，电池安全依然是未来的研究热点。随着大数据平台的建立和数据挖掘技术的逐渐完善成熟，基于大数据建立的精准电池模型和智能算法将会成为下一代的智能电池系统故障诊断技术，未来将会向着监控、诊断、预测的电池 管理方向发展。