動力鋰電池，幾乎全部的規劃都打有安全的烙印，外殼的防水規劃，電池包的強度規劃，熱管理體系，BMS的溫度監測、煙霧報警、防過充過放程序等等。安滿是動力電池包的重中之重。

如果可以釜底抽薪，動力鋰電池自身足夠安全，則周邊工程的規劃將會變得無比自在，本錢也會應聲而下。那么什么樣的鋰電池是安全的鋰電池？

1動力鋰電池的根本組成

以圓柱形電池為例，如上圖所示，鋰電池的首要結構包含殼體，正極，負極，隔閡，電解液，安全閥等安全保護裝置以及一些導電密封輔佐結構。

殼體，是整只電芯的保護層，對電芯起到支撐、阻隔和絕緣等保護性效果。軟包電池，沒有高強度的殼體，其在小規模成組今后，也要規劃具有必定強度的殼。

直接參加電池電化學進程的是正極、負極和電解液，可以說它們是事端的源頭，也是真正解決安全問題的病根所在。

2正極、負極和電解液的安全性問題

鋰電池的安全事端，無論是電芯老化或者自身質量問題帶來的自內而外的過熱，從而導致熱失控，仍是因為交通事端或者其他類型的濫用造成的熱失控，事端發作總要閱歷電芯資料劇烈反響的進程，如果可以阻斷這個點，則電池可以失效，但永久不會燃爆。

2.1電解液

電解液存在兩個方向的問題，自身簡單焚燒，又具有與正負極資料發作反響的傾向。

初中化學告訴我們，焚燒的三要素：可燃物（焚燒的物質），助燃物（氧氣）和燃點（到達可燃物的焚燒溫度）。三個條件缺一不行，阻斷其中之一，焚燒便不會發作。電池自身安全性，電池資料不行燃是安全隱患的終結者。

現在常見的電解液都是有機溶劑質地，是極易焚燒的材質。而電解液與正極發作副反響的產品，就包含氧氣。因此，電池一旦積聚了較多熱量，到達較高溫度，連鎖反響都會給電解液焚燒提供條件。

問題在于，電解液傳輸電荷的能力，對電池的電壓有直接的影響。當前人們關于高電壓，高能量密度的追求，只要有機電解液才能滿意，因此暫時沒有找到更適合的材質作為替代。

2.2正極資料

正極資料的安全性問題首要存在于兩個方面。一個是充電狀況下，資料結構的安穩性，另一個是電池高溫下，正極資料與電解液的反響腐蝕問題。

正極資料的安穩性問題，首要出現在過大電流充電進程中，與資料不匹配的鋰離子脫出速率會沖垮資料晶格結構，損壞的部分資料反過來堵住離子通路，添加了離子嵌入難度。這個進程中會有熱量堆集，是引發鋰電池事端的一種常見原因。

正極被電解液腐蝕，放出少量氣體和熱量，這是電池使用進程中老化的一個重要原因。但正極與電解液的劇烈反響，一般出現在電池溫度已高的階段，一般超過200℃，是熱量爆發式生成的重要力量。反響不光放出很多的熱，還會有氣體產生，使得事端的危害或許晉級。

2.3負極資料

負極資料的安全性，首要圍繞其熱安穩性進行觀察，其安穩程度與下面三個要素有關：電解液中電解質的類型，石墨負極中嵌鋰碳含量的多少以及石墨負極使用的粘結劑的品種。

電解質類型，石墨負極在初次充電化成中，形成保護膜SEI膜。SEI膜的存在，阻撓了石墨與電解液的進一步劇烈反響。但電解液中的LiPF6對SEI膜的分化有促進效果，使得鋰電池在大約60℃的儲存進程中，就可以出現分化并放熱。因此電解質的成分對負極安穩性有直接影響。

嵌鋰碳，有研討表明，負極中嵌鋰碳的含量高，會帶來負極與電解液更激烈的反響。嵌鋰碳是在充電進程中形成，電池電量越高，其嵌鋰碳的含量也就越高。嵌鋰碳的影響，只能在電量高的階段加強其他安全辦法，卻無法防止高濃度嵌鋰碳的現象出現。

負極粘結劑的品種，粘結劑在反響中是否添加體系反響放熱并沒有定論。不同類型的粘結劑，參加反響的形式不同，有的成為嵌鋰碳反響的助劑，有的自身參加反響后失效，加快負極結構走向潰散。

以上三個方面的影響，發作的溫度由低到高，SEI膜的溶解，作為損壞式連鎖反響的初步，阻撓它發作意義重大。

3安全性能的改進方向

3.1電解液

阻燃劑

在本來電解液的基礎上加入阻燃劑，具有可行性，僅僅特別恰當的阻燃劑還沒有被發現。佛化物阻燃效果較好，但本錢高；烷基磷酸酯，加入電解液后，降低了導電率，阻燃效果也一般，因此不能算是好的挑選；氮化物阻燃效果不明顯，且具毒性，根本不行行。阻燃劑是比較現實的技術路線，僅僅還需求時刻和人力的投入。

固體電解質

聚合物電解質，是真正的固態電解質和電解液之間的中心形態，是干態聚合物電解質和電解液的并存狀況。但聚合物電解質在安全性上，比之電解液現已有很大提高，在漏液和焚燒性方面都有進步。

在新聞中看到，某公司發明了不焚燒電解液。如果果然如宣傳的那樣，將是革命性的成果。

挑選恰當的電解質

經過對電解鹽類型的挑選，減少SEI膜溶解的幾率。

3.2正負極資料

從改善資料熱安穩性的視點出發，挑選分子結構更安穩的材質。負極，關于碳資料來說，球狀結構比層狀結構安穩性好；跨越品種，尖晶石結構的鈦酸鋰又比全部石墨材質的負極安穩性好。2.3中所述的各種安全問題，鈦酸鋰都不存在，是當前負極資料中最安全的一種。

正極資料的可挑選規模并不大，鈷酸鋰，因為安穩性差，使用的規?，F已越來越小。動力電池主流的三種正極資料，磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元資料。從安全性視點考慮，磷酸鐵鋰的安全性最好，錳酸鋰次之，三元相對較差。

4安全輔佐辦法

在無法完全解決正負極資料和電解液的安全隱患的時候，人們退而求其次，采用一些輔佐手法，首要發揮阻斷、報警、阻隔的效果。這些辦法詳細包含以下幾種。

安全閥

安全閥的規劃目的，是當電芯內部壓力增大到必定值時，期望它敞開，防止電芯爆炸，產生惡劣的影響。但安全閥敞開后，往往伴隨著電解液的泄漏，如果電解液可燃，則是扒了東墻補西墻的效果。在電芯真正發作熱失控后出現焚燒的階段，安全閥還或許成為小小的火焰噴發器，使得焚燒物質在更大規模內傳達。因此，安全閥的規劃需求全面周到的考慮。

溫度靈敏電阻

在電信回路或者模組之間的連接導體上添加正溫度系數的溫度靈敏電阻。正常運行時，其電阻近似于一段導線，當大電流發作時，受電流熱效應的影響，其溫度上升到必定值，內阻突然上升，到達根本阻斷短路電流的目的。這樣的裝置往往只能在外部短路的進程中發揮效力，關于內短路引起的熱失控，效果較小。

熔斷器

類似于前面所述溫度靈敏電阻的效果，僅僅熔斷器是在遇到大電流后自動堵截回路，是一種不行恢復的安全手法。熔斷器的選取值需求預留比較大的余量，防止誤動作帶來的影響。

隔熱墻規劃

出于阻隔熱失控電池的考慮，將整個電池包分割成若干區域。某一個區域發作熱失控時，防止其他區域受到牽連。是一種被迫減小人員傷亡的手法。

煙霧報警器和救活器

現在現已在客車上強制應用，煙霧報警器檢測到火災信息，電池管理體系當即發動救活器噴發救活劑進行救活。這種方法的效力，往往取決于檢測到風險發作的傳感器的靈敏性和準確性。

總歸，挑選使用安全性好的電芯，是動力電池包規劃，提高安全性的起點。電芯的安全性，除了依據國家標準GB/T31485-2014和GB/T31467.3的檢測結果進行判斷以外，了解電芯安全性的由來也提高規劃者的掌控感和信心。