新能源汽车动力电池安全问题分析及解决对策

新能源汽车动力电池安全问题分析及解决对策

第一 陈上建 ,张旻 陆思远

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第二:张旻33052219941214651X

第三:陆思远330522199405090618

摘要：到目前为止，在新能源汽车核心和电池技术的创新研究项目中，我们已经开发出了较轻质量、耐用、安全、低成本的电池。分析了新能源电池生产和使用中的安全条件，并提出了提高新能源电池状态安全性的解决方案。

关键词：新能源汽车；动力电池；安全问题；热失控

近年来，随着我国新能源汽车数量的增加，新能源汽车的使用频率也逐年增加，但新能源汽车中动力电池的安全风险，严重威胁到驾驶员的生命安全。车辆使用新能源的原因很多。在电池过充、挤压、碰撞、涉水生产行驶等不利条件下，电池的热失控管理可能会起火，导致爆炸，燃烧锂离子电池。当扑灭后时易产生 含有大量有毒物质的气体，。并且，即使火焰温度相对较低，锂离子电池的温度也不会迅速降到安全水平。

一、新能源汽车电池技术的发展概况

伴随着金融危机的爆发、石化资源的枯竭以及导致油气战争的环境危机，人们不得不改变汽车工业的方向。所以电动汽车电池将进入一个新的阶段，电气性能是新时期电池的一个重要课题，锂离子电池正经历着几个发展阶段。与此同时，锰酸锂材料用作安全、相对便宜的第一代锂离子电池时。，内部结构温度越高，离子动能越高，导致离子溶解和离子不稳定。，这大大缩短了高温下的循环时间，大大缩短了电池寿命。，此锂离子电池通常用于轻型车辆，也可以与三元材料相结合，以提高车辆电池的安全性和增强性能。以第一代磷酸铁锂为基础的锂离子电池锂离子电池系以第一代磷酸铁锂为基础，这是美国专利的锂离子电池。它在实际应用中表现出卓越的电力性能，是未来的趋势。，其拥有更稳定的工作电压、更良好的充放电性能、更短的充电周期和更短长的电池续航时间。第二代锂离子电池与第一代锂离子电池相比，具有更高好的耐高温性、耐高温性和更高的存储容量，完全无毒。此外，二代锂离子电池需要更多磷、铁和锂，成本更低。有镒酸锂磷酸锂和磷酸铁锂电池的化学元素是由锂和其他合适离子组成的二元结构，即参与电子传输的两种不同离子。三元锂电池掺杂锂的镣钻氧镍钴锰酸锂是其典型代表，掺杂镍钴锰酸锂的锂镣钻氧电池用于卫星电池和便携式电池，其能量密度可以达到高压锂电池的水平，而特斯拉的三元锂电池则用作电动汽车的电源；安全性提高后，三元系统可用于高能耗应用。

二、新能源汽车动力电池安全问题分析

1.生产线安全问题。新能源汽车电池生产线的安全控制直接影响电池的安全，如果生产线质量控制不严格，仅通过适当的少量的检查和测试无法保证电池的全生命周期安全性，容易导致使用过程中的安全事故和严重后果。例如，中国新能源汽车的补贴周期为一年，而汽车制造商的发展周期与时间不一致生产周期与补贴周期不完全吻合。特别是在使用化学材料时，，电池生产过程中系统的改进、研发周期通常超过一年。，但如果公司如果想获得适当的补贴，他们很容易盲目地进行生产操作。在生产过程中缩短测试和检查时间，不能有效保证电池安全。此外，一些公司已经进行了不科学、不严谨、未经验证的物理改进，以缩短产品开发周期，例如减少电池膜的厚度和增加活性材料的厚度。虽然这可能会增加电池的单位能量，但电池的安全性降低，不利于其安全使用。

2.使用安全。热失控，近年来，我国新能源汽车工业迅速发展，新的基础设施得到加强，新的信息网络得到建立，5G应用程序渠道得到扩大，相关数据中心系统实现标准化，充充电桩和换电站数量增加，以及新能源产业得到发展，以满足新消费者需求，促进行业转型发展。目前，新能源汽车通常使用锂离子电池作为能量密度更高、使用寿命更长的储能装置，但与中国的连接并没有带来足够的安全风险。电池热控制故障引起的自燃时有发生，直接影响道路和乘客的安全。因此，由于长期使用，动力电池组的组件开始缓慢老化，电池性能下降。在这种情况下，，伴随着过度充电和过度放电容易导致热控制的丧失失效进而引起电池热失控。原则上，由于随着电池使用寿命长时间增加，内部电阻也会逐渐升高，使用时因为内阻增大会产生更多增加热量。当温度达到90-120℃时，SEI膜逐渐分解并释放热量。当温度再次升高时，膜熔化并关闭；温度超过150℃时，内部电解质分解并继续释放热量；当温度超过200℃时，分解正极材料，不仅释放热量，还释放出代表恒定加热状态的气体；在300℃以上的温度下，锂阳极和电解质之间存在一定的反应，特别是强氧反应，这很容易导致热控制的丧失失效。引发安全事故。不合理充电。当电池充电时，可能会发生异常数据传输。一些制造商没有严格按照新的国家标准建造充电基础设施，这对电池安全构成了威胁。一些公司使用不符和国家标准要求的充电装置，没有设计合理地温度控制装置，也没有使用具有良好绝缘、阻燃性能的填充材料，这对电池安全构成了严重威胁

新能源汽车电池的充电安全直接取决于目前不符合某些公司标准和规格的控制功能，例如，该状态要求可以自动诊断受控继电器的离合器问题。然而，一些公司没有开发这样的成本控制功能，也没有合理设计来控制可充电电池基础设施的绝缘性能和可充电电池电路的绝缘电压检测功能，过载检测功能和提升检测功能对电池充电的安全构成一定威胁。

三、新能源汽车动力电池安全问题的解决对策

1.安全生产控制。改进测试模式，根据国家标准，改进了生产线的测试，验证了各项性能指标和要求，确定了电池组爆炸和自燃的安全风险，并测试了引发电池失控危险原因的各类正负极材料、隔膜、电解液以及极耳。经过磷酸铁锂电池的分析，三元锂电池在应用过程中分解并达到一定温度。当三元锂电池在200℃分解，磷酸铁锂电池在800℃分解时，三元锂电的材料会发生严重的化学反应，生成氧分子并引起燃烧链反应。因此，在测试和验证过程中，应分析各种材料的安全性，并尽可能选择磷酸铁锂电池产品。此外，必须检查电池的安全性和高压电流值。根据不同型号的特点，分析相关国家标准以完善工作测试机制，提供相关测试和分析效果测试报告，确保生产线电池的安全。正确选择测试和测试方法。在电池生产链过程中，结合了新能源汽车电池的特点、生产工艺特点和符合国家标准。科学选择和应用检测方法，以避免因安全测试标准不一致的独特形式而产生的问题。为确保及时控制和了解电池安全风险等问题，在全面测试分析和验证研究框架内开展科学和相关研究数据筛查和结果研判，提高测试水平，提高审查效率，推动各项措施发挥宝贵作用。此外，应通过将最佳实践与具体工作特点相结合，处理方法经过科学测试和验证，以提高工作质量。此外，电池制造中最常见的缺陷是缺乏对个人设备的检测和监测。通过生产过程质量控制与出厂检验质量控制，双管齐下保证电池生产过程全生命周期的风险管控，提高电池可靠性。

2.使用控制。管理电池的报废和更换，为防止电池老化和坏损影响电池寿命，有关部门需要改进电池报废和更换管理，以消除安全风险。如果受影响的电池不适合继续使用，应及时回收。如果电池续航时间减少30%以上，则应采用梯次使用，这不仅有助于降低电池安全风险，而且有助于减少资源浪费。同时，为了提高能效，必须遵守节能环保原则，妥善处置旧电池，处置重金属成分，以避免环境污染。改进充电安全管理。，为提高充电链系统的安全性，应不断改进管理，改进电池使用指南，为用户提供电池安全应用程序培训，包括电池准备措施、充电要求等。作为重要的培训内容，应提醒用户不要擅自改装电池。

面对日益增长的环境问题，新能源汽车的开发将是汽车工业未来的决定性方向，新能源发电电池安全性对整车汽车的生命和的安全尤为重要。电池新技术研究及合理的电池生产质量控制手段对电池安全尤为在一定程度上处于领先地位重要，对汽车电池组的性能和质量也会产生受到很大影响，本文分析了我国汽车新型电池技术存在的主要问题，尤其是在安全性不足、电池续航时间差的情况下，提出了供技术人员详细研究的针对性的提出了一些可操作的解决方案。

参考文献：

[1]崔江.新能源汽车锂离子动力电池技术发展现状及前景分析[J].东北电力大学学报,2022,42(2):41-48.

[2]杨春.电池技术局限制约了电动车的发展[J].产品可靠性报告,2022,(2):15-18.

[3]王宇.基于锂电池技术演化的新能源汽车产业技术整合创新问题研究[J].中国集体经济,2022,(3):163-164.

[4]刘昊.自修复电池技术可延长电池寿命并提高EV性能[J].汽车工程师,2021,(12):7.