交通科技与管理
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技术与应用近几年，电动汽车在我国市场中得到了迅猛的发展，由于锂电池的性价比加高，相关技术比较成熟，因此电动汽车的蓄电池以锂电池为主，路面上，电动汽车的数量逐渐增多，随着锂电池使用的增加，部分问题也逐渐突显出来。部分电动汽车出现锂电池燃烧的问题，危险性较高，这主要是由于锂电池过热而导致的问题，为了提高电动汽车的安全性，在锂离子动力电池PACK 中就需要添加阻燃隔热涂层，以此实现对电池使用风险的控制。
1 锂离子动力电池PACK 概述
锂离子电池是基于先进技术生产的电池，电池中，锂离子是主要的成分。锂离子电池由电池正极、电池负极、电解质以及隔膜共同组成，其中，电池的正极与负极能够对电池的性能产生影响，而电解质与电池隔膜能够对电池的安全性产生影响。要想使锂电池正常运行，那么电池的每个组件缺一不可。锂电池的结构如下图1
特斯拉回应失控事故所示。
图1 锂电池结构示意图
锂电池的工作原理比较简单，主要是通过锂离子在正极与负极之间不断嵌入与嵌出，实现充电与放电，
使电能与化学能之间相互转换。在市面中，常见的锂电池有两种，分别是液态锂离子电池与聚合物锂离子电池，两种锂电池的结构对比，如下表1所示。 表1 不同锂电池结构对比电解质外包装隔膜集流体液态锂离子电池液态形式不锈钢、铝25μPE 铝箔、铜箔聚合物锂离子电池胶体形式铝、PP 复合膜无铝箔、铜箔两者相比较而言，聚合物锂离子电池安全性会更高，其电解质为胶体形态，不容易发生泄漏，在工艺与技术方面，装配也比较容易，燃烧、爆炸等问题发生的概率也比较低。本文针对电动汽车中的锂电池展开研究，在电动汽车中，常见的锂电池主要有磷酸铁锂电池、三元锂电池、钴酸锂电池以及锰酸锂电池。国内外多家汽车企业对锂电池进行研究与实验，比如丰田公司实验室研究表明，当前市场中液体锂电池为主流电池，但是受锂电池特性以及性价比等方面的影响，在未来发展的过程中，固态锂电池会逐渐成为电动汽车应用的主流电池。
2 锂离子动力电池燃烧机理
在电动汽车中，锂离子动力电池发展燃烧、爆炸问题主要是由热失控、热扩散以及电解质泄露三个原因导致的，具体燃烧机理如下：2.1 热失控
热失控是锂电池燃烧比较常见的原因之一，热失控是指电池中液态的锂离子电池其外部温度迅速升高，电池内部发生短路问题，电池组进水或者正负极发热等等，在诸多原因作用下导致电池组的温度升高，并且无法将热量散发出去，电池温度越来越高，在高温的作用下，电池组就会出现热失控现象。电池组
是由多个单体电池组成，引发单个电池出现热失控的因素比较复杂，一般以电流过大或者温度过高的诱因为主[1]。在锂电池发生热失控问题时，当温度达到90℃，处于负极的膜就会开始溶解，温度就会持续升高，当温度达到230℃时，锂电池中的电解质就会被蒸发，从而出现燃烧等安全事故。2.2 热扩散
热失控一般是指电池组中单体电池发生的问题，而热扩
散是指，单体电池出现热失控之后，其向其他电池进行扩散，电池组以及周围区域出现热量增加、温度上升的问题，热扩散会引发诸多连锁反应，当发生热扩散现象时，电池的表面温度能够达到将近1 000℃。这样的高温就会引发燃烧，甚至会燃烧到汽车周围的物体，危险性较高。电池内部发生燃
烧需要具备三个条件，即燃烧物、火源以及氧气[2]。为
了对这类事故进行控制，为车内人员提供逃生的时间，
汽车厂商在汽车生产的时，需要使用具有阻燃特性的汽车材料。
2.3 电解液泄露
作者简介：张庆波（1982-），男，河南淇县人，博士，中级，研究方向：高分子复合材料、轻量化、阻燃。
阻燃隔热涂层在锂离子动力电池PACK 中的应用研究
张庆波
（郑州深澜动力科技有限公司，郑州 450000）
摘 要：电动汽车所使用的电池以锂电池为主，一般由多个单体电池以串联或者并联的方式组成一个电池组，满足电动汽车的需求。受锂电池特性的影响，其在放电的过程中，会产生较大的热量，如果不能及时进行散热操作，电池的温度就会迅速升高，影响电池的适应年限，甚至发生燃烧、爆炸等危险。本文对锂离子动力电池PACK 进行阐述，分析锂离子电池燃烧机理，并且探究了阻燃隔热涂层在锂离子动力电池PACK 中应用。关键词：阻燃隔热涂层；锂离子动力电池；电池PACK
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电动汽车在使用的过程中，可能会出现电解质泄露的问题，电解质出现泄露，在早期发热现象并不明显，因此不易被察觉。电解质属于腐蚀性液体，具有易挥发、有毒等特性，当其出现泄露之后，对空气等会造成严重的污染，与其解除的人也会出现头痛、恶心等中毒现象。
3 阻燃隔热涂层在锂离子动力电池PACK中应用3.1 电池包设计
为了提高锂电池的安全性，还需要从电池生产商角度出发，从根本提高电池的安全性。在对电池包进行设计的过程中，应该充分考虑电池包的安全性。电池包安全技术，能够在电池发生热失控、热扩散以及电解质泄露时最大程度保障安全性。电池包结构设计包含电池内部结构、阻燃隔热涂层等设计。
首先，在电池包内部设计方面，应该对电气的布局进行设计，避免插件过多或者走线不合理等问题，使电池内部结构能够更加合理。还需要对电池中电气间隙进行优化处理，保障当汽车发生碰撞时，电池由足够的安全空间。为了降低电池短路的风险，应该采取分布式电源装置方式[3]。
其次，使用阻燃隔热涂层，当前市面中比较常见的阻燃隔热涂层为模间隔热设计技术，该技术主要是指在模组之间增加阻燃隔热涂层或者零件等，特斯拉电动汽车的电池组就添加了云母片，以此达到阻燃隔热的要求。
第三，安全防爆炸设计，为了避免由于碰撞或者过度充电等造成的热失控现象，在电池布局方面，设计指定的气体排放空间，使电池内的高压气体能够得到释放，有效提高电池安全性[4]。
3.2 阻燃隔热涂层实验
为了了解阻燃隔热涂层的有效性，本文对阻燃隔热涂层在锂离子动力电池PACK中应用进行了实验。
实验材料：锂电池PACK壳体、阻燃隔热涂层、高压无气喷涂机。
实验过程：将阻燃隔热材料喷涂在某品牌电动汽车的电池包表面，使阻燃隔热涂层能够达到200 μm、300 μm、400 μm，然后进行正常的养护，养护结束之后，进行实验。根据国家相关实验规定，对电池包进行燃烧实验，然后记录燃烧之前、燃烧过程中以及燃烧之后的数据，为结果分析提供可靠的依据。
3.3 阻燃隔热涂层实验结果分析
在实验之后，对阻燃隔热涂层实验结果进行分析，合金的着火点为650℃，在实验过程中，燃烧的温度能够到达1 300℃，没有阻燃隔热涂层保护的合金材料发生了剧烈的燃烧。在实验过程中，阻燃隔热涂层主要是水性单组固化涂层。据实验数据表明，当发生燃烧时，喷有阻燃隔热涂层的电池然后了将近2分钟后自动熄灭，电池包处于正常的状态。然后本文继续对喷有300 μm、400 μm涂层的电池进行燃烧实验，结果表明，300 μm的涂层耐燃烧时间能达到15分钟，400 μm涂层的耐燃烧时间能够达到25分钟。由此可见，在电动汽车电池组中，增加阻燃隔热涂层的设计，能够有效控制电池燃烧、爆炸等事故，为车内人员提供充足的逃生时间。
4 总结
总而言之，电动汽车是近些年新兴起的产业，其符合产业的发展的一般规律，即在发展初期会存在一些问题，在发展的过程中，不断解决问题，使产业安全性等被完善。安全是电动汽车发展的根本，锂离子动力电池燃烧问题的产生因素比较多，除技术问题之外，还会受到其他因素的影响。为了提高锂离子动
力电池使用的安全性，应该从电池生产厂家、整车厂家、消防部门以及充电领域等等均采取相关的安全措施，才能够使电动汽车的使用安全得到保障。
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