新能源汽車動力電池安全問題分析及解決策略

吳長青

摘 要：社會經濟水平的不斷增長，推動工業生產規模逐漸擴大，同時人們生活質量的提高，對汽車行駛安全提出高要求。在新形勢下，我國交通運輸領域的持續進步使新能源汽車應用數量不斷增多，但是也會出現新能源汽車安全事故，根本原因在于動力電池短路、熱失控等問題，從而對駕駛員生命安全造成極大威脅?；诖?，本文對新能源汽車動力電池安全問題進行深層分析，對其研究出具體解決對策，以供從業人士參考。

關鍵詞：新能源汽車 動力電池 安全問題 解決策略

現如今，新能源汽車企業研發主要集中在電池安全功能，并且我國已經生產出質量可靠、應用壽命長、安全性高、成本低的高效新能源電池。要想從根本上解決安全問題，還需圍繞新能源汽車動力電池特征、安全問題引發誘因等，制定出完善電池安全管理體系、安全防范機制，充分維護電池應用穩定性，為人們行駛安全保駕護航。

1 新能源汽車動力電池類型

1.1 鉛酸電池

在新能源汽車行業中，鉛酸電池是研發比較成熟的一種動力電池，盡管有許多使用者認為鉛酸電池在汽車運用中出現污染環境、技術工藝不佳等問題，但是在新能源汽車行業中依舊有廣闊發展前景，還需對其開展進一步研究。隨著時代的推動，鉛酸電池技術在功能和水平方面進行優化與改善，比如放電功率從20Wh/kg上升到40Wh/kg，鉛酸電池應用期限也在逐漸延長，由300多次增加到4000多次[1]。另外，在鉛酸電池回收技術上也會有所突破，其回收使用率增長到90%，促進鉛酸電池在新能源汽車應用中有了更好發展前景，有效發揮良好推動作用。

1.2 鎳氫電池

鎳氫電池是新能源汽車中功能發揮良好的一種電池類型，主要分為高壓鎳氫電池和普通鎳氫電池。鎳氫電池應用在新能源汽車中能夠體現出記憶效應小、放電倍率大以及循環使用時間長等優勢，在我國汽車制造領域中實現廣泛應用。比如，在日本著名汽車品牌豐田中的普銳斯汽車以運用鎳氫電池為主。

1.3 鋰電池

在科學技術迅速發展下，微電子技術也在日益成熟，推動鋰電池進入到大規模生產運用階段，這種動力電池通過鋰合金作為陽極新材料，借助非水電解質溶液的電池制造而成。鋰電池應用在新能源電池中有效發揮出良好功能，其功率和運行能量分別達到1600Wh/kg、150Wh/kg。與此同時，通過我國鋰電能長期研發與創新，鋰電池的各種參數和功能也在不斷更新與完善?，F如今，我國鋰電池研究方向以聚合物鋰電池為主，主要分為三元鋰、錳酸鋰等。這些電池形式功能沒有明顯實質性區別，都能在新能源汽車生產制造中實現廣泛應用。

1.4 燃料電池

燃料電池是由化學能源轉變成電能化學配置，又被稱之為電化學發電器。燃料電池應用在新能源汽車生產制造中具有工作效率高、噪音污染程度低、有害排出量少等優勢，成為新能源汽車行業中廣泛應用的動力之一。和其他發達國家相比較，我國燃料電池發展速度緩慢，技術水平落后，極有可能引發技術設施不健全、技術研發力度缺失等各種問題，還需與相關企業的大力協助，積極建設專業化技術團隊，從根本解決電池問題，有利于燃料電池能夠在新能源汽車中發揮作用，為汽車可持續發展提供足夠清潔動力能源[2]。

2 新能源汽車動力電池安全問題

2.1 生產環節的安全問題

新能源汽車動力電池生產環節中，安全管理與電池安全運用有著直接聯系，一旦在操作中沒有對其加以管控，也沒有采用科學測試維護電池運行穩定性，極有可能對新能源安全行駛造成極大威脅，甚至還會引發一系列安全事故。比如，我國新能源汽車補貼政策是一年，與汽車供應商開發時間不對等，特別是在使用化學材料過程中，體系改革已經超出一年限制，但是企業為了得到相關補貼，極有可能在生產操作期間過于隨意，惡意減少測試檢測時間，很難在后期使用過程中確保電池安全可靠。除此之外，一些新能源汽車制造商為了減少產品研發時間，刻意采用物理措施，比如降低電池隔膜厚度，增加活性材料厚度，盡管在實際中增加電池能量，對電池安全性造成很大影響，從而對其電池安全運用帶來極大破壞。

2.2 應用期間的安全問題

1.電池熱失控

在當前汽車制造領域中，新能源汽車產業迅速崛起。近年來，通過國家相關數據報告了解到，為了建設先進基礎設施、網絡信息平臺，積極引用5G技術不斷拓展應用途徑，有效構建核心數據系統，不僅提升充電樁和換電站數量，還能大力推廣新能源汽車，關注消費者需求，進一步推動產業實現轉型?，F如今，我國新能源汽車已經廣泛運用鋰離子電池，將其作為新能源汽車電能儲備裝置，有著高效能量密度、應用期限長等優勢，但是在實際操作中依舊會出現許多安全問題。根據實踐調查了解到，自2016年到2020年之間，因電池熱失控引發的自燃事故高達數百例，甚至會對道路和駕駛員生命安全帶來極大威脅。這些事故發生的根本原因在于新能源動力電池長期處于高效使用狀態，導致部分構件逐漸老化，電池功能也在日益下降，所以在這種狀態下過度充電、長期閑置都有可能出現熱失控[3]。從基層原理了解到，電池長期使用促使內阻發熱程度增高，如果達到90～120℃過程中，SEI膜就會逐漸分散熱量，內部溫度也在逐漸升高，使隔膜熔化功能關閉；如果溫度處于150℃時，內部電解質也會隨之分解，繼續釋放內部熱量；如果溫度高達200℃時，正極材料開始分解，除了釋放熱量之外，還會釋放內部氣體，依舊保持在升溫狀態；如果溫度處于300℃時，嵌鋰態負極和電解液之間會出現明顯變化，特別是與氧氣沖擊情況下發生劇烈反應下，從而引發熱失控問題。

2.充電不合理

電池充電過程中也會引發數據通訊不合理現象，甚至還有部分供應商沒有根據國家規定建設新能源充電設施，不利于電池安全穩定，充分說明新能源汽車動力電池充電安全性的重要性。但是在大多數新能源汽車制造企業發現，其電池安全管理系統沒有按照明確規定執行，比如國家要求企業必須采用自動化斷電器控制分析問題，但是在絕大部分企業經營中沒有配置這項功能，也未能合理設計充電樁設施絕緣功能、充電回路絕緣電壓金檢測功能、溫升檢測功能等，大大降低電池充電安全性，甚至對電池功能造成一定影響。

3 新能源汽車動力電池安全問題的解決策略

3.1 生產安全的控制方法

1.優化測試驗證模式

根據國家相關規定必須更新生產環節測試、優化驗證工作標準，及時發現動力電池隱藏的安全問題，并且按照問題類型迅速測試驗證正極材料狀態，比如在對磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池應用測試時，一旦溫度達到規定指標立即會出現分解現象。尤其是對于三元鋰電池在200℃分解情況下，磷酸鐵鋰電池會在200℃實現分解，同時三元鋰電池材料極有可能出現明顯化學反應，將其分散成氧分子，產生持續性燃燒反應，所以在測試驗證環節時必須對各種材料安全功能進行分析，優先選擇磷酸鐵鋰作為新能源汽車電池生產材料。除此之外，電池高壓電流方面的安全測試和驗證分析，也要遵循各種車型特征、國家相關標準完善工作內容和制度，有利于測試驗證分析效果理想化，從根本保障生產環境電池應用可靠[4]。

2.選擇合適測試驗證方法

當電池處于生產過程中，應當根據新能源汽車動力電池特征、生產技術、國家相關規定等，選擇合適測試驗證方法，從實際防止因安全規范體系引發問題，從而在全面測試分析、驗證過程中快速掌握電池安全諸多問題，合理分配工作內容，大幅度提高測試效率，增強驗證工作時效性，有效在實施措施中呈現出多元化效果。與此同時，可以借鑒工作實踐經驗，參照工作特征，確保測試驗證處理科學化，進一步提高工作效率和工作水平。另外，在傳統電池生產制造過程中，沒有落實傳感監控體系，在這種情況下需要在生產階段配置智能化鋰離子動力電池組，通過鋁合金材料在側方進行開口處理，為設置傳感器零部件提供便利，并且在結構內部水平位置設計精準電池卡槽，將電池安裝在其中，建立防熱墊圈結構，減少新能源汽車駕駛期間由于震動引發不良反應。在電池之間設計冷卻管，當電池組正式啟動之后冷卻管會正常運行，確保電池組溫度穩定。除此之外，對結構外殼前端位置設置處理器，能夠快速搜集電池溫度數據信息、電壓參數等。在外部結構安裝與設備連接的動力電池正負極處理器，從根本控制設備運行速度。這種設計方法有效處理生產環節中引發溫度升高問題，運用冷卻管替代傳統風扇，增強散熱效果，借助傳感器實現動態化監控，防止溫度升高引起系統熱失控問題，促進電池組安全穩定。

3.2 應用環節的控制

1.電池報廢管理和替換管理

要想從實際防止電池長期使用出現老化或者是功能破壞影響其安全功能，相關部門必須加大電池報廢管理和設備替換管理力度，減少安全問題發生次數。針對動力電池來說，如果發現其不能繼續使用應當立即回收。當電池應用性能降低到30%即可采用梯次方式，也可以采用拆解方式，將其應用在路燈中，不僅能防止新能源汽車電池出現安全問題，也可以從實際防止資源過度浪費，有效提高能源利用率，達到實用性、環保性效果。通過回收利用的方式做出針對性處置，避免對環境造成污染[5]。

2.完善充電安全管理工作模式

為了達到電池充電的安全管理效果，必須不斷創新管理方法，嚴格規范電池應用行為，在使用前也會對應用者進行專門電池安全使用培訓，圍繞充電注意事項、充電操作等開展培訓。值得注意的是，在培養過程中時刻提醒使用者不能私自改裝電池，否則會面臨重大安全事故。另外，要求使用者定期對新能源汽車電池進行保養維護，實時排查故障，及時掌握其安全隱患以及排查情況。當汽車底盤受損、激烈撞擊、雨水浸泡等情況下，提醒使用者快速在附近維修點進行整體檢查，指導使用者在充電過程中找到安全問題引發的具體位置，強化管理力度，充分保障新能源汽車電池應用安全。

4 新能源汽車動力電池的發展途徑

4.1 加強統一制造模式

在新能源汽車動力電池研究中發現，統一制造成為重點關注內容。首先，對新能源汽車行業發展制定長期方案，如果在傳統層面研究很難達到未來發展效果，大大影響后期成果。所以新能源汽車動力電池的許多技術、標準、數據等都必須進行分析和整合。另外，需要從多方面分析。在新形勢下，新能源汽車已經在各城市廣泛應用，獲取社會消費者的一致認可。所以統一制造的實施，對固有工作成果造成直接影響。在這種情況下，積極了解市場反饋和社會的影響，通過大規模調查研究，優化統一制造方法，從根本防止不必要問題發生。

4.2 延長新能源電池壽命

在對新能源汽車動力電池進行研發和實踐中分析，只有延長其應用壽命，才能充分保障新能源汽車持續發展，有效在未來發展中大幅度提升。比如，對于大功率充放電的大容量鋰離子動力電池組，需要在動力電池安全功能提升方面，對新能源汽車整體進行測試，實時觀察動力電池應用狀況下出現的不同反應，采用合理方式，大幅度提高電池安全性[6]。

4.3 滿足市場高需求

在新能源汽車動力電池中，鋰電池具有高效鋰金屬特征，但是同等鋰電池性能只有鉛酸電池的20%，所以科學運用鋰電池能夠為新能源汽車功能設計、制造生產等方面提供更多發展空間，充分滿足各渠道客戶需求，實現多元化新能源汽車設計。除此之外，鋰電池具有良好綠色環保特點，與新能源綠色環保節能概念完全相符，并且在以后發展中可以根據市場需求進一步更新鋰電池產品，不僅延長新能源汽車電池應用期限，還能提高應用安全性。

5 總結

在新時代背景下，人們生活水平的提升，使更多人選擇購買新能源汽車，大大提高其數量，但是在具體應用過程中經常會出現動力電池安全問題，引發一系列安全事故，對新能源汽車駕駛員生命安全造成極大威脅。在這種情況下，作者結合新能源汽車特點和實際情況，參考生產流程、應用期間出現的安全問題以及問題發生規律，不斷優化生產流程的安全控制措施，積極完善測試驗證機制，加大安全監督力度，有利于其安全控制發揮作用，更好保障新能源汽車動力電池安全性。

參考文獻：

[1]胡惠芝.新能源汽車動力電池企業資金管理存在的難點及對策建議[J].財經界，2021（31）：101-103.

[2]辛明華，王軍雷，呂惠.基于專利分析的新能源汽車動力電池熱管理技術發展現狀分析[J].汽車文摘，2021（11）：25-28.

[3]冶存良，王學軍.我國純電動汽車產業發展瓶頸問題綜述及發展建議[J].時代汽車，2018（10）：66-68.

[4]李克卿，陸文星，梁昌勇.管理視角下中國新能源汽車動力電池的回顧與展望[J].科技管理研究，2020，40（05）：173-177.

[5]張淑英，李天鈺.中國新能源汽車動力電池報廢量預測與對策建議——基于蒙特卡洛模擬的測算[J].環境與可持續發展，2019，44（06）：101-105.

[6]楊涵婧.我國新能源汽車動力電池回收的生產者責任延伸制度之適用困境與完善路徑[J].資源再生，2021（12）：39-42.