电动汽车用锂离子电池典型安全问题研究
河南平煤锂电有限公司，河南 ·新乡 4453011
【摘要】当前我国电动汽车领域电池的应用是非常重要的一个环节，锂离子电池在电动汽车应用中容易受到环境、工艺等方面影响产生安全问题。论文对电动汽车用锂离子电池安全问题及预控措施展开探讨。
At present, the application of batteries in the field of electric vehicles in China is a very important link. Lithium-ion batteries in the application of electric vehicles are vulnerable to environmental, technological and other aspects of the impact of safety issues. This paper discusses the safety problems and pre control measures of lithium-ion batteries for electric vehicles.
【关键词】电动汽车；锂离子；电池问题；电池安全
Key words: electric vehicle; lithium ion; battery problem; battery safety
1 引言
近年来，全球一体化的发展进程不断加快，推动着我国社会经济的快速发展，社会中各企业也得到了发展。企业的发展造成能源供求量严重不足，同时还对环境造成了一定的影响。为了提高空气质量，满足各个企业对能源的需求，需不断开发新的可再生能源，提高电池的使用性能和资源的使用效率。
2 锂电池电化学成分及性能分析
电动汽车电池是电动汽车的关键，高性能的电动汽车电池是电动汽车稳定运行的前提和基础。电动汽车的使用能够大幅减少汽车使用对环境的破坏，促进了社会经济的长久稳定发展，是未来一段时间的发展趋势。但是值得注意的是，电动汽车电池的发展现状并不理想，电动汽车电池普遍存量较低，不能满足民众长途出行的需要，充电次数较多，单次充电所需时间较长，而且由于电池性能的影响，电动汽车速度明显慢于传统汽车，这些情况在一定程度上阻碍了电动汽车的发展。锂离子电池的阳极是碳，阴极为二氧化锰酸锂，将锂盐溶液作为电解液，体积相对较小，结构较为稳固。锂离子电池和镍氢电池相比所占空间较小，使用时间较长，而且没有记忆效应，有着明显的优势。但是值得注意的是，锂离子电池在电动汽车中的应用还需一段时间的发展，目前锂离子电池的产量较少，相关技术还不够成熟，但是可以确认的是锂离子电池在未来必将得到了更广泛的应用[1]。
3 电动汽车用锂离子电池典型安全问题
随着科技的发展和锂离子蓄能动力电池在电动汽车中的广泛应用，关于锂离子蓄能动力电池产生的安全事故也随之增多，比如：引发的火灾、爆炸等安全事故显著增多，锂离子蓄能动力电池的安全问题引起社会的强烈关注;锂离子蓄能动力电池引起安全问题也是制约该行业在电动汽车的产业化发展的瓶颈，电动汽车需要大型化、高能化锂离子蓄能动力电池，就会对引发的火灾、爆炸等安全事故负相关的影响。电极材料和电解液是锂离子蓄能动力电池重要的组成部分。电解液中有些具有一定的腐蚀性和强氧化性，对人体器官会造成一定的老化，损伤，长期接触易引起头痛、头晕、身体虚弱、恶心等，锂离子电池电解液蒸汽对眼、消化道和呼吸道有明显的刺激性影响。不仅对人体有危害的，电解液为有机易挥发性液体，而且有明显的腐蚀性，对环境也有严重危害，特别是对空气和水造成严重的污染。从电动汽车长远发展的角度来看，需要大力发展新能源锂电池汽车，电动汽车的发展不能因噎废食，而对于锂电池电解液安全也不能忽视[2]。
4 电动汽车用锂离子电池的应用策略
4.1 锂离子电池的正极材料的合理选择
锂离子电池生产的核心技术是正极材料。在电池的使用中有着非常重要的作用。正极材料不仅要作为锂源，为电池正负两极之间的工作提供所需要的能量，还需要承担电池负极材料表面形成膜所消耗的锂，因此，锂离子电池的正极材料需要具有安全性高、比容量大、电位高和使用寿命长等特点，只有满足这些特点，才能提高锂离子电池的使用效率。
4.2 大倍率放电条件下的电池电、热性能分析
电池在一致的初始条件下以各种倍率进行放电，一直持续到截止电压时，电池的电、热性能完全不同。在1.0C的放电倍率条件下，电池实际放出50.00Ah的容量，在1.5C的放电倍率条件下，电池实际放出49.09Ah的容量，而在3.0C的放电倍率条件下，电池实际放出42.07Ah的容量，在放电的瞬间，电压压降为80mV、0.100mV和0.300mV。可见，当放电被倍率增大时，电池实际放出的容量减少，放电时瞬间压降增加，导致放电平台降低，使放电不平稳。可见，电池使用时，需减少以较大倍率进行放电，使放电平台保持稳定。在3.0C的倍率条件下，电池实际放电容量只有80%，表面温度在47℃以上，已经超出安全范围。为了使电池的运行保持安全和稳定，需要对使用过程中的温度与放电倍率进行严格控制[3]。
4.3 电动汽车锂离子电池安全防护措施
电动汽车采用的锂离子蓄能动力电池主要危险特性是易燃、易爆等安全事故。通过大量分析验证主要是在长时间充电过程，能量转换产生大量热是电解液的有机溶剂政法形成蒸气，电解液有机溶剂蒸汽与空气在大量热的作用可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。解液有机溶剂蒸汽与氧化剂发生强烈化学反应，从而引发极其重大的安全事故。在充电过程电解液流速过快，容易产生积聚静电，也是产生安全隐患的种因素。电解液蒸气比重较大，容易在较低位置扩散范围相对加大，这种扩散范围极易遇火源引起安全事故。在燃烧同时，产生大量有害一氧化碳、二氧化碳等有毒气体，也是重重的安全隐患;通常可用采用喷水冷却存储容器，来减小火灾等安全事故的范围和经济损失;在安全事故初期可能的话将存储容器移至安全的空旷处。泡沫二氧化碳灭火器、干粉灭火器或砂土也是安全的灭火介质。对于电动汽车锂离子蓄能动力电池维护过程，容易使皮肤接触电解液，会造成皮肤灼伤和腐蚀损害，皮肤接触电解液后应立即去除污染的衣物，用大量清水冲洗接触电解液的部位。在电动汽车维护过程中的电解液少量泄露会引起环境污染事故，通常采用活性炭或惰性材料将泄漏的电解液冲淡处理，然后收集冲淡后的材料或污物通过专业的方法消除污染。
5 结语
综上所述，电动汽车用锂电池在工艺等方面还存在一些缺陷问题，电池在电动汽车中的应用存在着较大的安全风险。对于此，论文对当前锂电池应用安全问题进行研究，并提出一些管理措施，希望能够为电池性能的提升与电动汽车安全发展提供一些参考。
【参考文献】
[1]龚明光,朱顺良,谢欢.电动汽车锂离子电池系统轻量化技术现状及发展趋势[J].时代汽车,2019(04):89-92.
[2]宋玉洁,史瑞祥,谢鑫,陶思成.纯电动汽车用锂离子电池的制造工艺与管控点[J].汽车零部件,2019(03):87-89.
[3]陈成,邱鑫发,庄鸿涛.ANSYS对电动汽车锂离子电池温度场仿真确立研究[J].南方农机,2019,50(04):117.
