新能源汽车动力锂电池安全问题解析

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摘要：摘 要：新能源汽车是国家发展的趋势，随着新能源汽车的保有量增加。越来越多的安全问题凸显出来。本文围绕新能源车辆存在的火灾、水灾、触电问题进行剖析，并提出解决方案，提升车辆安全，保障新能源车辆的可持续发展。 关键词：新能源动力电池;火灾;水灾;触

　　摘 要：新能源汽车是国家发展的趋势，随着新能源汽车的保有量增加。越来越多的安全问题凸显出来。本文围绕新能源车辆存在的火灾、水灾、触电问题进行剖析，并提出解决方案，提升车辆安全，保障新能源车辆的可持续发展。

　　关键词：新能源动力电池;火灾;水灾;触电;措施

　　《重钢机动能源》是由重庆钢铁股份有限公司主办的期刊。

　　电动汽车目前处于一个兴盛的时期，步入行业发展的快车道，但电动车的防火、防水、防触电安全问题也广泛引人关注。

　　针对近几年发生的新能源车辆事故进行分析，新能源汽车需重点从防火、防水、防触电三个方面提出技术要求，保证车辆安全运行。

　　1 动力电池起火的原因有以下特点

　　第一，NCM/三元电池较多，LFP/磷酸铁锂也有。第二，圆柱形电池(18650，21650，26700，32650等)较多，因其材料为钢壳制成，容易产生爆炸，并比较厉害。第三，充电失火事故比较大，连充电都会导致出现事故，当然还有高压电路短路等等。

　　1.1 火灾的原因分析

　　(1)车型、电池技术水平良莠不齐，选择困难，导致新能源车辆在应用过程中容易出现安全问题。(2)控制策略设计隐患，导致极端工况下过充。由于整车控制策略、高压电气、电池冷却系统等存在设计缺陷，且无减损措施，车辆行驶过程中或碰撞等情况下出现严重的安全事故。(3)BMS与充电站安全保护不足，实时监控不到位。BMS不能够对电池单体异常数据进行实时监控，整车未及时进行充电限功率处理，并未实时发送故障信息给售后服务人员及时排查，将会导致因监控不足引起的安全事故。

　　1.2 锂离子电池的基础知识

　　(1)锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态;放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。(2)单体电池的电压通常在3.0～4.2V之间，由于电池内阻通常很低，如果外部短路，总体回路内阻可以小于50mohm，可以计算电流约80A，这样的瞬间电流是以熔化外部导体，甚至会引起电流起火等严重事故。电池如冒烟，起火时，电池本身不会发生强烈爆炸现象。

　　1.3 基于补贴政策一些企业恶意骗补和违规谋补导致新问题凸显

　　(1)NEV产品质量参差不齐，享受补贴的新能源汽车产品技术性能偏低，部分车型补贴政策偏高。(2)部分企业发展新能源过度依赖补贴，提制降价动力缓慢，甚至出现蓄意骗补行为。(3)新能源汽车安全问题随着保有量的增加逐步显现。(4)部分产品销售后实际利用率低，没有达到国家发展新能源汽车战略初衷。

　　2 水灾产生原因及特点分析

　　涉水防护不足。水灾类安全事故是新能源汽车安全事故一大隐患，由于车辆进水导致动力电池短路、漏电，相比传统车对驾乘人员雨天行驶潜在危险更大。

　　2.1 动力电池系统的机械特性

　　(1)为了防水防尘，呈空间密闭状态。(2)为了经受强烈的机械载荷，壳体材料具有足够的强度和耐水性和腐蚀性。(3)电池的材料，要选择性能稳定、绿色环保、比能量高、电池结构满足小、轻、薄。

　　2.2 水灾的原因分析

　　(1)电动汽车的防水等级不够，设计缺陷、装配工艺低以及防水防护材料不达标等。(2)使用过程中的防水措施、例行保养不到位。(3)电池仓未上锁或者关闭不严。

　　2.3 解决水灾防护的技术创新(电池技术)

　　为了解决车辆防水以及充电桩防水问题，必须研发防护等级达到IP67级的标准化电池箱及电池管理系统，解决车辆涉水安全和高寒、风沙恶劣环境难题，满足车辆各种路况需求，提升车辆可靠性，研发大寿命、循环使用电池。

　　3 触电特征及原因分析

　　触电类安全事故是新能源汽车安全事故第三隐患，新能源车高电压、大电流的回路，一旦发生泄漏，将会对人体造成重大危害。

　　3.1 动力电池系统的电特性

　　(1)输出电压高达300V以上。按国际《电动车安全技术规范》的规定，定义高压电的标准是直流60V、交流25V以上，传统车辆应用低于30V的直流电压、轻混合电动汽车通常使用高于30V低于60V的直流中等电压、双模混合动力或纯电动汽车应用60V以上的直流电压。从人体接触电流对人体造成危害程度的分析得知，数毫安的极小轻微电流就会造成肌肉抽搐和疼痛的感觉，若触及数百毫安以上的电流则会形成心脏麻痹、器官灼烧的死亡事故。(2)存储的能量达到KWH级别。

　　3.2 触电分析

　　动力电池系统所采用的是直流电系统，此系统所导致的伤害远大于生活中的交流触电，所造成的电击危害为人体直流触电(高于直流60V)。

　　(1)整车或充电桩、高压部件的防护失效，人体接触到漏电的电极，构成放电回路。(2)电池系统的绝缘失效或受到破坏，动力电池报绝缘故障，人体接触时容易受到电击。(3)电池在储存维护与保养中，电池受到冲击、重压、浸泡、暴晒、雨淋，出现漏电电击。(4)车辆遭遇外力严重撞击或火烧等恶劣情况发生电池起火漏电。(5)遇到大自然灾害(水灾、地震、海啸、泥石流等)时，出现的电池漏电。(6)遇到交通事故导致的电池箱损坏，电池破损、冒烟、起火等严重现象。

　　4 新能源车辆安全技术解决方案

　　(1)针对新能源车辆电池特殊部件，在研发制造、运输存储、维护保养、使用及事故处理等环节，从防火、防水、防触电等方面制定国家标准，行业可制定行业标准、企业标准，但必须严于国家标准，提高安全水平。(2)在现有国家标准和地方标准基础上，增加运输储存、使用维护、报废等标准和技术要求，编制国家标准《新能源乘用车安全技术标准》、《新能源客车安全技术标准》、《新能源特种车安全技术标准》。(3)优化新能源政策，加大监控力度。政策上提高新能源车辆技术等级，鼓励企业与世界先进企业合作，提高产品竞争力。

　　参考文献：

　　[1]邢志祥，劉敏，吴洁，杨亚苹.锂离子电池火灾危险性的研究现状分析[J].消防科学与技术，2019(06).

　　[2]刘敏，陈宾，张伟波，陈晓宇，蒋旭吟.电动汽车锂电池热失控发生诱因及抑制手段研究进展[J].时代汽车，2019(06).

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