鋰離子動(dòng)力電池安全性研究進(jìn)展

劉靜如

(1.化學(xué)品安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266104 2.中石化安全工程研究院有限公司,山東青島 266104)

0 前言

近年來(lái)隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用,電動(dòng)汽車火災(zāi)事故日益增多并引發(fā)廣泛關(guān)注,安全成為電動(dòng)汽車和動(dòng)力電池行業(yè)的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。隨著新型電池材料的應(yīng)用,電池單體和系統(tǒng)的能量密度不斷提高,由此引起的電池?zé)崾Э匕踩L(fēng)險(xiǎn)也變得越發(fā)嚴(yán)峻。新能源汽車在不斷提升續(xù)航里程的進(jìn)程中,如何平衡好電池的能量密度和安全性成為一個(gè)亟待解決的系統(tǒng)問(wèn)題[1-3]。

動(dòng)力電池安全性問(wèn)題來(lái)自化學(xué)能釋放,化學(xué)能釋放表觀上為熱失控和熱失控?cái)U(kuò)展引起的燃燒或爆炸[4-6]。動(dòng)力電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜等電池材料構(gòu)成,電池材料自身的熱穩(wěn)定性和相互間反應(yīng)決定了電池的安全性,車用動(dòng)力電池系統(tǒng)需要將電池單體組成模組,再由模組組成電池包系統(tǒng),還要附加上溫度監(jiān)測(cè)與控制、電池?zé)峁芾淼饶K,因此動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性涉及電池材料、熱量管理、安全控制等多個(gè)尺度,保障動(dòng)力電池安全是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

1 電動(dòng)汽車火災(zāi)事故原因分析

鋰離子動(dòng)力電池事故會(huì)造成電池組和車輛燃燒,釋放大量有毒、可燃?xì)怏w和煙霧,并可能導(dǎo)致人員傷亡。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),近年來(lái)電動(dòng)汽車火災(zāi)事故呈逐年上升趨勢(shì),目前平均每100萬(wàn)輛新能源汽車發(fā)生火災(zāi)次數(shù)約為300次[7]。從電動(dòng)汽車火災(zāi)原因統(tǒng)計(jì)看[8,9](圖1),由自燃導(dǎo)致的火災(zāi)事故最高,占比接近50%。

圖1 電動(dòng)汽車火災(zāi)事故原因統(tǒng)計(jì)

根據(jù)公開報(bào)道的事故調(diào)查分析,典型的電動(dòng)汽車起火的觸發(fā)原因主要有[10-13]:電池接頭松動(dòng)造成正負(fù)極外短路引發(fā)電池過(guò)熱直至熱失控;電池由于枝晶、老化、外部穿刺等因素造成內(nèi)短路,電池管理系統(tǒng)未能及時(shí)識(shí)別和報(bào)警,電池持續(xù)產(chǎn)熱引發(fā)熱失控;生產(chǎn)工藝缺陷導(dǎo)致單體電池故障,造成靜態(tài)下異常起火;電池變形破裂造成漏液,短路電弧引燃電解液和易燃內(nèi)飾;電池管理系統(tǒng)缺陷或故障導(dǎo)致充電完成后無(wú)法及時(shí)切斷電源,電池長(zhǎng)時(shí)間過(guò)充發(fā)熱直至熱失控、起火。動(dòng)力電池安全問(wèn)題的核心是觸發(fā)了熱失控,進(jìn)而引起火災(zāi)事故,圖2歸納總結(jié)了動(dòng)力電池?zé)崾Э匾l(fā)因素。

圖2 動(dòng)力電池?zé)崾Э匾l(fā)因素分類

2 動(dòng)力電池?zé)崾Э貦C(jī)理

研究者對(duì)磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料等鋰離子電池?zé)崾Э亻_展了大量研究[14-18],總結(jié)得出動(dòng)力電池?zé)崾Э胤磻?yīng)機(jī)理分為若干階段。當(dāng)鋰電池在超出正常使用溫度范圍內(nèi)工作時(shí),會(huì)誘發(fā)電池內(nèi)部發(fā)生一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。負(fù)極表面形成的固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)分解是電池發(fā)生熱失控的第一步,隨后負(fù)極與電解液、粘結(jié)劑進(jìn)一步反應(yīng)放熱,隔膜融化后正負(fù)極短路、熱失控加速,正極發(fā)生分解并與電解質(zhì)反應(yīng),電解液分解產(chǎn)生氣體并燃燒。

鋰離子動(dòng)力電池?zé)崾Э剡^(guò)程的一個(gè)顯著特征是會(huì)產(chǎn)生大量氣體,許多研究者對(duì)電池產(chǎn)氣行為進(jìn)行了研究[19-23],考察了電池材料類型、電池荷電狀態(tài)、工作條件等對(duì)產(chǎn)氣的影響。電池?zé)崾Э卦缙陔A段,氣體主要源于電解液溶劑,氣體成分主要為一氧化碳、乙烯、甲酸甲酯、氟化氫和二甲醚等。電池發(fā)生熱失控以后,氫氣、二氧化碳、烴類氣體增多。一氧化碳?xì)怏w主要源于二氧化碳、電解液和鋰離子的還原反應(yīng),氫氣主要源于鋰和粘結(jié)劑的反應(yīng),鋰與電解液溶劑反應(yīng),產(chǎn)物主要是碳酸鋰和甲烷、乙烯和乙烷氣體。鎳鈷錳三元電池相對(duì)于磷酸鐵鋰電池,電池釋放的二氧化碳?xì)怏w含量明顯降低,一氧化碳含量有所升高,這一定程度反映了三元電池的危險(xiǎn)性較高。同一類型電池隨著電池荷電狀態(tài)的增加,一氧化碳含量顯著升高,而二氧化碳含量有所下降,這說(shuō)明高荷電狀態(tài)下鋰離子反應(yīng)活性高,更多的與二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳。

3 動(dòng)力電池材料的安全性

電池材料是決定電池安全性的根本因素,國(guó)內(nèi)外研究者不斷開發(fā)新型或改進(jìn)現(xiàn)有電池材料,除提升電池能量密度、循環(huán)壽命、耐高溫或低溫等特性外,在提升電池安全性方面也不斷取得新進(jìn)展。

3.1 正極材料

目前磷酸鐵鋰作為動(dòng)力電池的正極材料已廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車中,磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,在熱失控反應(yīng)中產(chǎn)氣較少且速率慢,在眾多材料中展現(xiàn)出相對(duì)較高的安全性優(yōu)勢(shì)。鎳錳鈷(NCM)等三元材料雖然在能量密度上表現(xiàn)優(yōu)異,但該類材料存在結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性差、電極材料/電解液界面復(fù)雜等缺點(diǎn)。鎳鈷錳酸鋰三元材料由于其比容量高、具有較高的比能量密度,成為當(dāng)下正極材料的理想之選。然而三元材料中鎳的含量較高,材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性較差。目前,國(guó)內(nèi)外量產(chǎn)電池產(chǎn)品的正極材料主要是NCM111,NCM523 和NCM622,NCM811已經(jīng)步入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段,并取得了一定的成果。

采用核-殼結(jié)構(gòu)、表面包覆和摻雜等方法處理正極材料是提高電池安全的有效手段[3,24]。常用的包覆手段有采用二氧化鈦包覆鎳鈷錳三元正極材料,MnSiO4包覆鈷酸鋰,Co3(PO4)2包覆鎳鈷酸鋰,氧化鎂包覆錳酸鋰,氧化鋁包覆鈷酸鋰或鎳鈷酸鋰等。有研究采用差示掃描量熱儀考察了粒徑、包覆等因素對(duì)LiCoO2熱穩(wěn)定性的影響[25],結(jié)果表明增大粒徑、適當(dāng)包覆能夠降低正極與電解液的反應(yīng)放熱量;在摻雜中,一般采用Mg,Ti,Al,Zr,Y,Co,Mn,Ni,Ba等部分代替鎳鈷錳正極材料中的元素。研究者[26]采用加速量熱儀研究了金屬鋁摻雜前后鈷系正極材料的放熱行為,摻雜后自放熱反應(yīng)起始溫度提高近10℃,且絕熱溫升下降20℃,正極材料的熱穩(wěn)定性明顯提高。

Li H,等[27]采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線、科琴黑納米顆粒、碳纖維和磷酸鐵鋰粉末作為原料,通過(guò)簡(jiǎn)單的靜電輔助自組裝的方法成功制備了一種既可以耐高溫、又具有活性物質(zhì)高負(fù)載量的新型磷酸鐵鋰復(fù)合正極材料(UCFR-LFP)。在自組裝和抽濾的過(guò)程中,無(wú)需使用任何聚合物粘合劑或金屬集電器,磷酸鐵鋰納米顆粒均勻分散在高導(dǎo)電性且多孔的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線/科琴黑納米顆粒/碳纖維基底中,這種自支撐、具有獨(dú)特復(fù)合多孔結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰耐高溫正極材料容量可達(dá)16.4 mAh/cm2,具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐火性,即使在高達(dá)750℃和1 000℃的高溫下也可以保持其電化學(xué)活性和結(jié)構(gòu)完整性,使用這種電極組裝后的鋰電池工作溫度最高可達(dá)到160 ℃(圖3)。

圖3 復(fù)合正極制備示意[27]

3.2 負(fù)極材料

負(fù)極材料目前仍以碳基材料如石墨的摻雜改性為主。鈦酸鋰作為負(fù)極材料有較高安全性,相比碳負(fù)極在60 ℃即出現(xiàn)容量衰減,鈦酸鋰負(fù)極的容量恒定性和熱穩(wěn)定性均優(yōu)于碳負(fù)極,但其較低的能量密度限制了大規(guī)模應(yīng)用。硅基材料具有比容量高、充放電倍率高等優(yōu)點(diǎn),可以提升電池整體性能,是替代石墨的理想選擇。但純硅體積效應(yīng)嚴(yán)重,循環(huán)壽命遠(yuǎn)不如石墨材料,阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用。將硅與石墨或石墨烯等碳材料進(jìn)行復(fù)合是解決純硅體積效應(yīng)問(wèn)題的一種有效途徑。

國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面改性、預(yù)鋰化和材料復(fù)合等手段來(lái)改善碳負(fù)極的電化學(xué)性能和安全性。在碳負(fù)極表面涂層、金屬或氧化物沉積等方式可有效防止正負(fù)極發(fā)生短路,降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)[28]。通過(guò)在碳負(fù)極表面沉積的方式可以減少負(fù)極與電解液的直接接觸,提高反應(yīng)穩(wěn)定性,常用的碳負(fù)極沉積物主要有Ag,Mg,Zn,SrO,Mn4N,K2SO4,CaCl2,CaF2,SrF2等。將石墨負(fù)極與納米硅、碳纖維等材料復(fù)合[29],能夠發(fā)揮材料間的耦合效果,提高電池容量和循環(huán)壽命。

通過(guò)減小嵌鋰量或負(fù)極的比表面積可有效降低嵌入負(fù)極的鋰與電解液反應(yīng)。減少嵌入負(fù)極的鋰可由正負(fù)極配比控制來(lái)實(shí)現(xiàn),通常負(fù)極要過(guò)量3%～8%。碳負(fù)極材料比表面從0.4 m2/g增加到9.2 m2/g時(shí),反應(yīng)速率增加兩個(gè)數(shù)量級(jí),因此降低負(fù)極的比表面可以有效改善電池的安全性。但是,過(guò)度降低嵌鋰量和負(fù)極比表面積會(huì)導(dǎo)致電池倍率性能和耐低溫性能降低,需要在安全性和電化學(xué)性能間找到平衡點(diǎn)[30]。

3.3 電解液材料

目前廣泛應(yīng)用的LiPF6電解液熱穩(wěn)定性差、易燃,高溫下分解后還會(huì)釋放大量氣體,是影響電池安全的主要因素。目前主要改善方法是[31-33]:開發(fā)新型本質(zhì)安全電解質(zhì),研發(fā)功能添加劑或阻燃劑提高有機(jī)電解液熱穩(wěn)定性或降低電解液的可燃性。

新型電解質(zhì)體系可采用離子液體或固態(tài)電解質(zhì)[34,35]。離子液體離子間庫(kù)侖力強(qiáng),沒(méi)有飽和蒸氣壓且不易燃燒,但同時(shí)其黏度較大、電導(dǎo)率低、與其他電池材料相容性差、成本高等特點(diǎn)限制了其應(yīng)用。固態(tài)電解質(zhì)是未來(lái)高安全性電池的發(fā)展方向,固態(tài)電解質(zhì)具有不揮發(fā)、不易燃、電化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),更加適用于高電壓、高容量的三元正極材料。

Shi P,等[36]采用磷酸三甲酯(TMP)為溶劑,雙氟磺酰亞胺鋰為溶質(zhì),研發(fā)出一種新型高濃度不燃電解液。在高濃度下(5 mol/L),電解液中大部分TMP溶劑分子和Li+配位,形成特殊的溶劑化結(jié)構(gòu),這使得溶劑分子與負(fù)極之間的副反應(yīng)減少,大大提高了電池的安全性。Shi Y I,等人[37]采用膠囊封裝的方式將阻燃劑二芐胺(DBA)儲(chǔ)存在微型膠囊里,分散在電解液中,正常狀態(tài)下不會(huì)對(duì)鋰電池的性能產(chǎn)生影響,當(dāng)電池受到擠壓等外力破壞時(shí),膠囊中的阻燃劑就會(huì)被釋放出來(lái),從而避免熱失控的發(fā)生。在針刺和擠壓實(shí)驗(yàn)中,含有DBA的電池相比普通電池溫升降低了50%左右。Wang J,等[38]采用高濃度NaN(SO2F)2或者LiN(SO2F)2作為鋰鹽,添加常見(jiàn)的阻燃劑磷酸三甲酯TMP,制備的電解液能夠顯著提高鋰電池的熱穩(wěn)定性,而且阻燃劑的添加并沒(méi)有對(duì)鋰電池的循環(huán)性能產(chǎn)生影響。針對(duì)動(dòng)力電池在使用中可能面臨機(jī)械沖擊的情況,Veith G,等[39]試圖從根源上避免外力導(dǎo)致的鋰電池內(nèi)短路,利用非牛頓流體剪切增稠的特性,設(shè)計(jì)了一種新型電解液(圖4),在正常狀態(tài)下該電解液呈液體狀態(tài),在遭遇突然的擠壓或沖擊后則會(huì)呈現(xiàn)固體狀態(tài),變得異常堅(jiān)固,甚至能夠達(dá)到防彈的效果,從而從根源上避免了在動(dòng)力電池發(fā)生碰撞時(shí)電池內(nèi)短路導(dǎo)致熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 剪切增稠電解液示意[39]

3.4 隔膜材料

隔膜的性能與電池容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等特征參數(shù)密切相關(guān),隔膜性能的表征參數(shù)主要包括孔隙率、收縮率、熔斷溫度和閉孔溫度等[40,41]。傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜材料在高溫下容易破裂、穿孔或熔斷,當(dāng)隔膜發(fā)生收縮時(shí),電池正負(fù)極接觸而發(fā)生內(nèi)部短路;當(dāng)隔膜的閉孔溫度較高時(shí),不能及時(shí)阻斷電池?zé)崾Э氐陌l(fā)生,隔膜的微孔關(guān)閉功能是改進(jìn)動(dòng)力電池安全性的途徑之一。隔膜的機(jī)械強(qiáng)度越高、熱收縮率越小,電池發(fā)生微短路的概率就越小、安全性能越好。而新型陶瓷隔膜材料機(jī)械強(qiáng)度高,可以有效防止蓄電池內(nèi)部短路,提高電池在針刺和擠壓狀態(tài)下的安全性。

文獻(xiàn)[42]報(bào)道了一種可有效防止鋰電池過(guò)熱起火的新思路,將具有石墨烯涂層的鎳鈉米粒子嵌入聚乙烯材料中,制備出一種輕薄又具有柔性的隔膜,用這種聚合物隔膜組裝成的鋰電池,在正常的工作溫度下,電流很容易通過(guò)隔膜,電池可以正常充電和放電,但是當(dāng)電池的溫度升高到70 ℃時(shí),聚乙烯開始膨脹,推動(dòng)鎳納米粒子彼此分開,隔膜的導(dǎo)電性在1 s內(nèi)就會(huì)降低1 000億倍,電池中的電荷移動(dòng)停止,從而使電池的溫度下降。當(dāng)溫度低于70 ℃時(shí),該聚合物可以恢復(fù)到初始的結(jié)構(gòu),導(dǎo)電性和電池功能也恢復(fù)正常。

Li H,等[43]成功研發(fā)出一種新型羥基磷灰石納米線基耐高溫鋰電池隔膜(圖5),該電池隔膜除了具有柔韌性高、力學(xué)強(qiáng)度好、孔隙率高、電解液潤(rùn)濕性和吸附性能優(yōu)良的特點(diǎn)外,還具有熱穩(wěn)定性高、耐高溫、阻燃耐火等特點(diǎn),在700℃的高溫下仍可保持其結(jié)構(gòu)完整性。采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池在150 ℃高溫環(huán)境中能夠保持正常工作狀態(tài),而采用傳統(tǒng)聚烯烴隔膜組裝成的電池在150 ℃高溫下很快發(fā)生短路,該隔膜可以有效提高鋰電池的工作溫度和安全性。

圖5 新型羥基磷灰石納米線電池隔膜制備示意[43]

4 動(dòng)力電池?zé)峁芾?/h2>

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)主要由導(dǎo)熱介質(zhì)、測(cè)溫單元以及溫控設(shè)備等構(gòu)成。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)以電池產(chǎn)熱模型和熱效應(yīng)研究為基礎(chǔ),充分掌握電池內(nèi)部電勢(shì)、電流、內(nèi)阻、產(chǎn)熱量、產(chǎn)熱速率、溫度等電池?zé)崽卣饕?guī)律,準(zhǔn)確估算出電池的產(chǎn)熱量、溫度場(chǎng)分布等,并要選擇合適的冷卻介質(zhì)和方式以設(shè)計(jì)相應(yīng)的散熱結(jié)構(gòu)。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)能夠?qū)﹄姵貑误w及模組溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),通過(guò)調(diào)節(jié)控制減小電池單體及電池模組之間的溫度差異[44,45]。目前常見(jiàn)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可根據(jù)傳熱介質(zhì)進(jìn)行分類,可分為傳統(tǒng)的空氣和液體冷卻以及新型相變材料冷卻。

4.1 傳統(tǒng)冷卻方式

空氣冷卻方式成本低、操作方便、應(yīng)用廣泛,但空氣比熱容較小,上游散熱通道釋放的熱量會(huì)導(dǎo)致空氣產(chǎn)生較大溫升,造成下游位置的電池溫度隨之較高,此外電池膨脹等因素也會(huì)導(dǎo)致各流體通道流量差異較大,因此不論采用串行或并行模式,空氣冷卻難以保持各電池間溫度的均一性[46,47]。

液體冷卻通過(guò)冷卻劑直接或間接與電池組接觸的方式進(jìn)行降溫[48]。間接液冷采用裝有乙二醇水溶液的管道或管板與電池表面接觸,通過(guò)熱傳導(dǎo)將產(chǎn)生的熱量帶走,實(shí)現(xiàn)冷卻效果。直接液冷是采用導(dǎo)熱率較高的礦物油、硅基油等絕緣冷卻流體,與電池表面直接接觸,這種方式能夠保證電池組溫度的均勻性,但對(duì)冷卻液的流動(dòng)性、絕緣性和相容性要求較高。

液冷相比空冷的優(yōu)點(diǎn)是換熱系數(shù)大、散/加熱快,能夠很好控制電池組的溫升和保證電池組的溫度均勻性,目前許多新能源汽車都采用了液冷系統(tǒng)。比如特斯拉Models汽車采用濃度50%的乙二醇水溶液作為冷卻液,鋁質(zhì)冷卻管道與每個(gè)電池的外殼接觸,可將電池溫差控制在±2 ℃以內(nèi)[49]。但液冷方式也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大的缺點(diǎn),需要在電池包和整車設(shè)計(jì)中不斷優(yōu)化和完善。

4.2 新型冷卻方式

相變材料(PCM)能夠利用自身潛熱保證電池溫度的均一性且不需要額外的能耗,當(dāng)單個(gè)電池出現(xiàn)熱失控時(shí)還能起到阻斷傳播的效果[50]。研究表明[51],相變材料的冷卻效果要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)冷卻方式,可以將充放電過(guò)程電池溫度控制在45 ℃以下,同時(shí)將電池組中心和邊緣間的溫差縮小到4 ℃。

根據(jù)相變過(guò)程中材料的相態(tài)變化可分為液-氣相變、固-氣相變和固-液相變。目前固-液相變研究和使用最多,為防止PCM液化后泄漏,可以采用定形PCM或PCM膠囊化形式。由于PCM導(dǎo)熱系數(shù)通常較低,電池產(chǎn)生的熱量無(wú)法快速傳導(dǎo)到空氣中,為提高PCM的熱導(dǎo)率和密封性,可以將相變材料灌入鋁或石墨制成的多孔材料中,增大整個(gè)體系的導(dǎo)熱效果[52,53]。另外,還可以通過(guò)強(qiáng)化傳統(tǒng)PCM的傳熱能力、開發(fā)新型PCM如離子液體、多種冷卻方式耦合、設(shè)計(jì)新型高效的復(fù)合散熱系統(tǒng)等方式來(lái)提高單純PCM的散熱能力[54]。

5 展望

提高鋰離子動(dòng)力電池安全性的技術(shù)手段,一方面從決定電池安全的本體要素——電池材料出發(fā),通過(guò)改性、優(yōu)化提升電池材料的安全性能;另一方面從動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全控制入手,開發(fā)基于事故致災(zāi)機(jī)理的動(dòng)力電池?zé)崾Э匕踩揽丶夹g(shù)手段。從兩個(gè)方面提升動(dòng)力電池單體和電池組的安全性。

未來(lái)提高動(dòng)力電池單體安全性的技術(shù)手段需關(guān)注以下幾個(gè)方面[55-57]:開發(fā)高安全性電池材料,比如陶瓷隔膜、電解液阻燃劑等;改進(jìn)電芯生產(chǎn)工藝,通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程智能化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化減少制造缺陷,提高電池單體的一致性;增加電池物理防護(hù)措施,降低碰撞、擠壓、穿刺等外部觸發(fā)因素的發(fā)生概率。

動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性提升依賴先進(jìn)的結(jié)構(gòu)安全技術(shù)、電氣安全技術(shù)、熱管理技術(shù)等[58,59],圖6給出了動(dòng)力電池系統(tǒng)安全技術(shù)基本框架。結(jié)構(gòu)安全方面可采取耐振動(dòng)、耐沖擊、碰撞防護(hù)、防爆等措施,實(shí)現(xiàn)殼體固定、柔性、緩沖性能;電氣安全方面為應(yīng)對(duì)過(guò)充電、過(guò)放電、短路、低溫充電、電擊等情況,需要采取過(guò)電流/外部短路保護(hù)、高壓互鎖、系統(tǒng)絕緣設(shè)計(jì)及檢測(cè)等措施,保證電氣安全;熱管理方面,開發(fā)新型導(dǎo)熱材料及冷卻技術(shù),電池箱熱失控預(yù)測(cè)及自動(dòng)滅火技術(shù)等。

綜上所述,電池單體安全性的提升主要從電池材料入手,通過(guò)電池材料的改進(jìn)、優(yōu)化,或采用功能性添加劑來(lái)提升電池單體安全性;對(duì)于電池系統(tǒng)則要通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池管理系統(tǒng)、電池散熱等手段來(lái)保證安全性。