谈电动汽车用三元锂电池安全特性
摘要:为了对当前电动汽车用的三元锂电池进行安全方面的测试研究，本文通过结合相关的安全测试实验，从而最终得出实验的结论，在此基础上本文还对单体电池的破坏原因进行了深度挖掘，最终本文还针对三元锂电池的安全性能提升提出了自己的见解，以期为三元锂电池未来安全系数的提升提供一定的参考价值。
淄博汽车制造厂关键词:三元锂电池;测试实验;安全性能
一、绪论
随着社会对于环保以及节能提出更高的要求，新能源汽车迎来了发展的爆发期，但在发展的同时市场对于电动汽车的安全性以及续航能力也提出了更高的要求，为了迎合市场的需求，当前的大多生产厂商将研究的精力大多集中在了三元锂电池的技术研发上，在当前的三元锂电池研究中，安全稳定性问题时技术突破的关键点。在实验中，三元锂电池在过充以及针刺的实验中实验结果表现不佳，除此之外，三元锂电池在储运和运输过程中自燃与爆炸的风险也较高，因此，开展三元电池的安全性提升工作势在必行。
在日常的使用中，三元锂电池热失控安全风险尤为突出，这样的风险同样会引发火灾以及爆炸等事故发生，这样的事故对于下游用户对于三元锂电池的使用信任度会大大降低，从而会在今后的三元锂电池发展中制约其发展，因此三元锂电池的安全性能必须得到厂商的高度重视，也只有在高度重视下，通过借助技术的不断研发突破，才能最终实现三元锂电池的广泛应用，才能最大限度的发挥其应用的优势所在。本文基于三元锂电池的使用情况，通过结合实施的相关实验，从而挖掘三元锂电池内在的安全风险，并在此基础上提出针对性的意见和建议。长安cx20报价及图片
二、电动汽车用锂电池工作过程和特性分析
不同状态下的锂离子电池其内部电子移动的轨迹也不尽相同,在充电状态下正极片周围的电子会通过隔膜从而与负极片中的材料进行结合。由于充电过程当中，正负极间存在有离子浓度差的情况，因此正极片材料当中的锂离子在电动势的驱动下会通过电解质最终穿过隔膜到达负极片区域，最终完成锂离子在负极片内部的扩散，当接通在电路后锂离子会滞留在负极片范围内。在放电的过程当中,负极片的电子则会向正极片进行移动，这与充电过程有着截然相反的表现。在应用方面，当前电动汽车中常见的锂动力电池正极材料包含有：
三元锂、钴酸锂、磷酸铁锂几种类型。其中三元锂电池的正极材料包含有三种元素,也正因为三种元素的组成，大家将其命名为三元锂电池，在三元锂电池的构造中三种元素通过配比的不同可以实现性能上的较大差异。其中镍元素在三元锂电池当中可以最大限度的提升材料的活性,使得能量密度显著提升。钴元素可以确保内部材料的稳定，当电池进行深度放电时，钴元素可以确保放电容量的显著提升。锰元素对于电池内部构造有着骨架支撑的作用,对电池放电稳定性的提升会有着极大的帮助作用。通过对电动汽车用锂动力电池开展分析可以得出，当前在电动汽车领域常用的锂离子动力电池有磷酸铁锂电池与三元锂动力电池,之所以选择这两类锂离子电池,主要原因在于钴酸锂电池与锰酸锂电池在安全性差以及循环使用性能上有着严重不足。当前磷酸铁锂电池已经较好的应用在城市公交动力系统当中,而三元锂动力电池则在电动轿车当中有着广泛的应用。
三、三元锂电池安全性能分析
在三元锂电池的安全性能分析上，本文选取使用方形铝壳VDA三元锂电池为研究对象，在组成元素方面该类电池包含有铝制壳体、盖板、电解液等，这当中的电解液具有易燃且高温下易产生气体的特征，也正是由于该特征该类三元锂电池的安全性能大大的降低。
为了充分分析该类电池的安全特性，本文从三个角度进行了分析。第一方面就是生产工艺环节，在三元锂电池的生产工艺中包含有多个环节，而在这当中组装环节中就存在有电极片在激光的处理下出现毛刺的现象，这种毛刺在后续的卷芯热压过程中极易发生隔膜刺穿的现象，这无疑为今后的使用买下了重大的安全隐患。由于该类电池的电解液的分解以及发生胀气的现象，这就会导致内部短路情况随之发生，而此时电池的内部会因温度急剧升高从而出现热失控的现象，如果在该种情况下电池上部盖板的泄气压阀发生故障，无法实现正常的打开动作，那么在电池内部热量急剧增加的情况下，极大概率上便会发生爆炸的情况，最红诱发安全问题。第二方面是安全性能的实验方面，在过充实验当中，三元锂电池负极区域中的锂电子会处于过度的饱和状态，而过度饱和状态下的锂离子电池会发生结晶的状况，该状况会导致隔膜被穿刺，从而引发短路的情况，在短路情况下热失控现象随之产生，电解液也会在此情况下发生产气现象，在产气的影响下铝壳电池外形会出现破裂，最终诱发爆炸事故的发生。第三方面在穿刺实验中三元锂电池的安全性能表现情况，该实验模仿的是在日常的使用中电动汽车因受到外力的影响发生机械损伤时的情况，实验结果显示在穿刺影响下，电池内部会首先出现短路的情况，并随之发生热失控的现象，最终导致电解液发生裂解燃烧，最终直至爆燃。通过以上三个角度的分析可以得出，三元锂
车贷计算器最新2015电池的安全主要诱因为内部过热影响，之所以过热情况发生其溯源又有内部短路、电池机械损伤、过充等。
四、提高三元锂电池安全性的措施
想要最大限度的提升三元锂电池的安全性,当前可以实施的技术主要有以下几种：第一种是在三元锂电池盖板结构上设置一种特殊的翻转片,同时在铝壳设计上要将壳体与正极进行相连，但要与负极进行有效隔断，这样的构造可以有效的控制三元锂电池过充现象情况的发生。之所以设置翻转片，其原理是在于当过充现象发生时,三元锂电池内部结构会发生较大变化,此时翻转片亦会出现外形的隆起，这样就可以实现外部电路的短路,最终做到过充情况的避免。第二种是在三元锂电池盖板结构上加设特殊装置-防爆阀,当铝壳受到外界应力影响时电池内部会出现热效应失控的现象,在该影响下通过设置防爆阀则可以借助防爆阀的破坏从而实现内部能量的提前释放,最终避免能量积聚所造成的爆炸情况发生。当前在电池生产厂家进行三元锂电池生产时,通常情况下会采用防爆阀与特殊产气电解液相结合使用的情况,通过该结合使用可以最大限度的提升防爆阀的灵敏性,从而实现三元锂电池安全性能的提高，最终达到安全系数的最大化提升。在未来的安全性能提升方面，厂商仍旧需要不断的
汽车购置税2019新政策探索新的安全措施，通过技术的不断突破发展进而做到在三元锂电池性能得到充分发挥的同时安全性能也得到有效保障。相信未来的三元锂电池在国家的高度重视下必将迎来自身的爆发式增长。
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五、结语
三元锂电池在能量密度以及续航里程等方面有着其他类型电池无可比拟的优势,因此三元锂电池受到了各类汽车厂商的高度关注,但当前由于其安全性不足,因此三元锂电池在大规模配置应用上仍旧存在有极大的阻碍,当前大容量的三元锂电池在穿刺以及过充两种测试当中表现仍旧存在很大的问题,本文通过对三元锂电池的安全性能机理开展深入研究,并在此基础上提出了提高三元锂电池安全性能的方式方法,以期为未来三元锂电池的广泛应用提供一定的帮助。
参考文献:
［1］任璐．三种主要动力电池的循环利用及环境保护［J］．科技创新导报，2019．
［2］蔡乐．废旧三元锂电池正极材料回收制备二氧化锰复合材料研究［D］．上海:上海第
二工业大学，2018．
［3］李诗然．面向小容量电池组的电池管理系统的研究与设计［D］．西安:长安大学，2017．
［4］朱一多．三元锂离子电池衰退特性及SOH预测研究［D］．武汉:武汉理工大学，2017．
［5］冯达．动力电池组底部冷板流固耦合传热特性分析及结构设计［D］．长春:吉林大学，2019．
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