代东举
天能新能源（湖州）有限公司 313000
摘要：社会经济快速发展背景下，电动车产业有了更大的发展规模，车用动力蓄电池发展呈现明显的标准化趋势。锂离子动力蓄电池优势在于高比能量与循环寿命长，成为现阶段动力蓄电池的重要选择，其安全性深受人们关注。基于此，针对锂离子动力蓄电池安全性研究与应用相关知识，本文从以下几方面进行了简单地分析，希望对相关领域研究有帮助。
关键词：锂离子蓄电池；安全性；应用
引言
作为一种高性能电池，锂离子电池虽然研究时间短，但商品化进程却非常快，以其独特优势广泛应用于各行业领域。该电池电压与比能量比较高，有很好的循环性能与环境，因而在3c市场、电动车与混合电车、军事领域及空间技术等相关领域有了更大的应用范围。与金属锂二次电池相比，锂离子二次电池安全性更好，但却有很多安全隐患，比如电池比能量太高，有机易燃物电解液，假若电池热量形成高于散热，就会引发安全事故。相关研究发现，如果使用不规范，锂离子电池温度超过700℃引起铝集流体熔化现象，电池就会出现冒烟、着火及爆炸，威胁人员生命安全。因而，锂离子电池研发工作中，电池安全性指各类测试状态下，规避冒烟、着火及爆炸等电池隐患，不规范应用电池时也不会影响人员生命安全，这些问题的研究具有非常重要的意义。
1、锂离子动力蓄电池安全性能影响因素
1.1蓄电池材料安全性的影响
随着时代的进步，材料科学技术发展水平不断提高，锂离子蓄电池正极材料发生了很大的变化，从以往的LCO(钻酸铿)到NCA(镍钻铝）、/NCM(镍钻锰三元复合材料)、LMO(锰酸铿)、LFP(磷酸铁铿)等，当前该蓄电池材料以NCM，LMO与LFP为主，原因在于该材料安全性满足动力领域需求。单体电池来讲，电解液与负极材料对电池安全性也有一定的影响，不同MCMB有不同的热失效温度，表明不同负极材料对电池安全性会带来不同的影响。负极方面，石墨材料是比较常用的。现阶段，积极研究LTO钦酸铿材料的应用。充放电情况下材料不会发生膨胀，该材料即为“零应变”。材料安全并非意味着单体电池就是安全的，作为复杂电化学体系的一种，锂离子蓄电池组单个电池组件包含正负极、隔膜与电解液，其“底板效应”与自身安全性密切相关。所以，独立LFP材料安全性搞过其它材料，LFP蓄电池就有更高的安全性这一结论是比较片段的，与系统工程理论不相符。
1.2制造工艺方面的影响
锂离子电池生产制造过程中，圆柱与叠片式是主要制造工艺，无论其结构属于哪种类型，电极制造与电池装配等生产过程对电池安全性能有着重要的影响。其制造工艺主要包含：正负极混料、辊压、涂布、裁片、极耳焊接、层叠或卷绕、封口、注液及化成等，这些工序都会影响电池自身安全性能。此过程中，发挥主要作用的表现为：（1）正负极容量配比。电池使用寿命与安全性能取决于正负极活性物配比，特别是过充电。假若有较高的正极容量，负极表面沉积金属锂；反之负极有太高的容量，也会造成损耗电池容量。为了保障电池安全，通常要考虑电池正负极循环特点与过充情况下负极锂接受能力，以此合理设计冗余。（2）有效控制浆料均匀度。其对电极上活性物质分布均匀性有着重要的决定作用，电池安全性受到影响。制浆时间太短而且浆料均匀性差，充放电情况下电池负极材料的膨胀与收缩比现象严重，使得金属锂极易发生析出；假若制浆时间太长，使得浆料太细就会增加电池内阻。（3）加强控制涂布质量。
对于涂布而言，温度与时间是影响其质量的重要因素，加热温度太低或烘干不充分，溶剂残留在电池表面，只能溶解部分粘结剂，剥离出部分活性物质；一旦温度比较高，粘结剂就会发生结晶现象，活性取证脱落后电池内部出现短路现象。另外，涂布厚度及均匀性也会影响活性物质中锂离子嵌入及脱出。实际工作中，如果负极膜太厚或均匀性差，充电时各处发生极化现象，都会沉积在负极表面的局部部位。
1.3电池组安全性能造成的影响
锂离子单个电池应用时，必须要配置防过充、过放与过流等相关装置，保障电池安全。动力锂离子组合电池使用情况复杂，相较之单个应用，电池组合应用情况下过充及过放现象发生几率高而且发现比较难。电池组中各电池存在不一致性，也有不同的循环充放电，会加剧单体电池容量衰减，电梯电池中最小容量也影响着串联电池组容量，所以此类差异很大程度上会缩短电池组使用周期。此类不平衡的出现主要是因：电池制作时，受制作工艺影响，就算同批次的电池其容量与内阻也会不同，甚至自放电率也有差异，积累一段时间后电池出现容量差；应用电池时，在温度或电路板等不同使用环境中，电池容量难以达到平衡。为了确保锂离子电池组不受影响，电池组充放电时要保障电路均衡性。
现阶段，锂离子电池组平衡控制方法，主要是结合平衡时电路耗损的能量，其可划分成能量耗散及非耗散两大类。前者主要指电阻并联到电池组各单体电池后产生放电分流，保持电压均衡。其有简单的电路结构，单体电池容量高会消耗能量，能量浪费与热管理问题无法避免。后者电路能耗明显低于前者，电路结构复杂，因而将其划分为能换转换均衡与转移式均衡两大类。现阶段锂离子电池通常是结合电池组电压判断其电池容量，制定均衡方案，属于电压均衡模式，电压检测准确、精度与漏电流情况对电池组一致性有着重要的影响。
2、锂离子动力蓄电池安全性改进与展望
当前，蓄电池安全性备受关注，相关领域进行了大量研究工作，并取得了一定的成效。我国生产厂家来讲，要做好以防几方面工作：（1）注意蓄电池时效性。使用后期考虑蓄电池安全性能，到当前电池安全性检测只能抽检新蓄电池，但各类安全事故中，新蓄电池占比比较小，使用一段时间后的蓄电池是安全事故的主要元素。因而，要及时构建评价指标对劣化后蓄电池做好安全可靠性的评估，有效融合蓄电池安全性检查及电动车应用。（2）蓄电池有有更高的一致性能力。当前，我国蓄电池连接及时发展一单一化螺栓连接为主，根本原因在于考虑后期维护方便，我国动力蓄电池没有很高的一致性。该问题处理好后，民用蓄电池发生一致性的问题就会很容易的解决，自动化技术发展日益成熟，以此有效增强了蓄电池安全性能。（3）蓄电池冷却技术发展要打破单一化风冷技术束缚。因风冷技术有一定的局限性，如无法均匀散热、风源自身温度控制等方面的问题，使得蓄电池间一致性不断劣化，因而要积极开发并应用液冷冷却方式。（4）进一步晚上整车设计理念。把电动汽车看作是新领域，进行深入研究，不能时常处于改装简单地线路，要尽可能有机统计蓄电池与电动车。
结束语
综上所述，近些年，锂离子蓄电池发展取得了很大的进步，锂离子动力电池开始进入市场。现阶段，其还处于发展阶段，要进一步改进完善以此更加满足工业环境时代高倍率充放电循环、恶劣环境维护及高低温条件等使用需求。深入研究电池体系与材料等方面的安全问题，基于设计、生产与使用方式等方面入手保障锂离子动力电池的安全性，以防发生不安全事故，为锂离子动力电池可持续发展打好基础。
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