新能源汽車鋰動力電池安全性能及防護技術(shù)研究

劉陽勇

摘 ?要：在現(xiàn)階段汽車行業(yè)規(guī)?；ㄔO過程中，為確保區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，加快新能源的研發(fā)成為了行業(yè)科研部門作業(yè)的重中之重，但與此同時各類新安全隱患問題的存在，給區(qū)域經(jīng)濟穩(wěn)定性發(fā)展埋下了巨大安全隱患，為此本文主要針對新能源汽車鋰動力電池，針對電池的安全使用標準，對其性能問題的防護技術(shù)展開了系統(tǒng)化剖析。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;鋰動力電池;安全防護

引言：

所謂“新能源汽車”泛指除發(fā)動機之外的能源汽車，將其作為當下汽車制造業(yè)的主要生產(chǎn)對象，從某方面來講在降低城市污染度的同時，也有效緩解了當前生態(tài)環(huán)境問題，據(jù)調(diào)查新能源汽車的動力系統(tǒng)主要是鋰離子電池，因此確保安全性能及防護工作的全面落實，對行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)具有重要意義。

一、新能源汽車鋰動力電池安全性能標準的基本概述

在現(xiàn)階段行業(yè)規(guī)?；ㄔO過程中，為對動力電池生產(chǎn)制造過程進行規(guī)范化指導，國家相關(guān)部門制定了一系列的國家標準和行業(yè)生產(chǎn)標準，以此來確保鋰動力電池的安全性能。據(jù)調(diào)查鋰動力電池的安全性能從某方面而言與鋰離子電池選材、設計以及生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)息息相關(guān)，具體而言其標準主要內(nèi)容有：

（一）選材標準

當前《標準體系》中，雖然就鋰動力電池中的正極材料（鈷酸鋰電、碳復合磷酸鐵鋰、鎳酸鋰）化學性能測試作出了系統(tǒng)規(guī)劃，但其中某些部分（鋰含量、導電性、化學性能），測試方式仍處于探索階段，從某方面來講產(chǎn)品的測試方式不規(guī)范、不科學以及不合理現(xiàn)象十分普遍。除此之外對于鋰動力電池負極，目前《標準體系》中僅有石墨類材料、鈦酸鋰及其碳復合負極材料兩項產(chǎn)品有國家標準發(fā)布，對于電解液以及電解溶液的標準始終出探索階段，長此以往導致鋰動力電池在選材時或多或少或存在一定不足，安全性能的發(fā)揮也受到了影響。

（二）設計及制造回收標準

目前來看在現(xiàn)階段汽車制造業(yè)規(guī)模化建設過程中，從某方面而言作為新能源汽車動力系統(tǒng)的重要原料，《標準體系》中關(guān)于鋰動力電池不僅離子電池安全設計及電池組安全設計類的國家相關(guān)標準尚處于初步探索階段，此外制造與檢測設備中的行業(yè)標準化也未能做出明確規(guī)定，回收利用標準中僅有五分之二處于制定中，剩余五分之三處于擬定狀態(tài)。從某方面而言，雖然早在很久之前杜宇電動汽車的基礎通用部分《標準體系》中作出了明確規(guī)定，但由于發(fā)布時間較早，未能將時代特色融入其中，汽車的安全要求、電性能要求、電池循環(huán)壽命要求三方面尚在完善中，對新能源安全性能使用效益的最大化發(fā)揮造成了十分不利的影響。

二、新能源汽車鋰動力電池安全防護技術(shù)優(yōu)化策略

（一）對鋰動力電池的材料和部件進行不斷改進和優(yōu)化

據(jù)調(diào)查鋰動力電池安全性能的發(fā)揮效益在很大程度上與電池材料與部件息息相關(guān)，換言之為從根本上確保預期安全性能的最大化發(fā)揮，對鋰動力電池的材料和部件進行不斷改進和優(yōu)化現(xiàn)已迫在眉睫，目前來看鋰動力電池材料和部件的優(yōu)化對象主要包括：

1.正極

在現(xiàn)階段新能源汽車鋰動力電池生產(chǎn)過程中，在進行材料選擇過程中，生產(chǎn)機構(gòu)需盡量選擇性錳酸鋰、磷酸鐵鋰、高壓鋰鎳錳尖晶石和三元材料等含富鋰錳的基層狀材料，反觀現(xiàn)階段應用最普遍的鈷酸鋰，從成本和安全性兩方面考慮，需降低這種材料的應用率，此外在上述幾種優(yōu)化材料中，三元電池由于高性能、低成本的顯著優(yōu)勢，是未來鋰動力電池的必然發(fā)展趨勢，但相比國外發(fā)達國家，由于我國起步較晚，因此這類材料的技術(shù)應用存在一定的滯后性，為此加大對三元正極材料的研究現(xiàn)已迫在眉睫。除此之外據(jù)調(diào)查三元鋰電客車的安全性能在一定程度上不僅與三元電池安全性能息息相關(guān)，此外還與電芯安全控制、電池管理系統(tǒng)以及電池與整車匹配程度有關(guān)，換言之為確保預期安全性能的最大化發(fā)揮，需站在整體角度進行分析考量。

2.負極

當下新能源鋰動力電池的負極材料主要有石墨、硬/軟碳、鈦酸鋰以及合金負極材料，通過對比分析可知，石墨類負極材料的充電性能差，鈦酸鋰類比容量較低，在使用過程中或多或少都會對鋰動力電池的安全性能發(fā)揮具有一定影響，為此采用膨脹石墨微粉為原料，通過氧化膨脹石墨微粉制備出單層氧化石墨烯，并通過微波輔助水熱法還原得到的石墨烯片現(xiàn)階段被廣泛應用到鋰動力電池的負極中，此外與通過納米技術(shù)對石墨進行改良后得到的石墨烯相比，前者材料在使用過程中具有最低的首次充放電容量和庫倫效率，后者則是目前發(fā)現(xiàn)最薄、強度最大、導電導熱性能最強的新型納米材料。

（二）對電池系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化

1.電池組配技術(shù)

在現(xiàn)階段鋰動力電池廣泛應用的新市場經(jīng)濟常態(tài)下，為從根本上確保動力電池安全性能的最大化發(fā)揮，對電池組配套技術(shù)進行不斷優(yōu)化也是十分必要的。在進行電池組設計時，設計人員需通過設計滿足車輛需求的電池系統(tǒng)參數(shù)以及多節(jié)單體電池的電氣連接方法，由此在全面提升電池可靠性的同時，使電池殼體、電池組箱體滿足絕緣安全、碰撞安全、耐震、防水、防塵、電磁兼容等可靠性要求。除此之外在進行設計時，工作人員還需提高對電池組配設計 中故障問題的處理方式的重視度，以此來后期更換作業(yè)的有序、有效開展打下堅實基礎。

2.熱管理技術(shù)

據(jù)調(diào)查在鋰動力電池使用過程中，電池的使用壽命、安全性能與電池溫度息息相關(guān)，其中當溫度過高時不僅會會加快副反應的進行，影響電池使用壽命，進而引導一系列安全事故，給人們的生命財產(chǎn)埋下巨大安全隱患，故此為從根本上規(guī)避上述問題的出現(xiàn)，確保熱管理技術(shù)的有效落實現(xiàn)已迫在眉睫，具體而言就是以熱模擬為基礎，通過估算比熱容，導熱系數(shù)及表面對流換熱系數(shù)等電熱參數(shù)，再與測量技術(shù)有機結(jié)合，共同加強熱管理系統(tǒng)可靠性。

結(jié)束語

概而總之，在現(xiàn)階段全面不斷變暖的趨勢下，新能能源的研發(fā)工作近年來受到了各界的高度關(guān)注，究其原因不僅是因為新能源的使用能有效緩解當前傳統(tǒng)能源短缺問題，此外在推動國家可持續(xù)發(fā)展中也發(fā)揮了重要性作用，因此對鋰動力電池進行一系列安全防護現(xiàn)已迫在眉睫。

參考文獻

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