王小林

摘 要：為了更好地應(yīng)對日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)局面，國家大力推行新能源汽車，不斷調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)布局，盡可能減少汽車尾氣排放，降低自然環(huán)境污染程度。新能源汽車目前在電動(dòng)汽車領(lǐng)域占據(jù)著主導(dǎo)性地位，國家及政府部門也出臺了系列扶持政策，推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展。但近年來由于新能源汽車動(dòng)力電池起火事故頻發(fā)，所以現(xiàn)如今人們對新能源汽車的關(guān)注焦點(diǎn)已經(jīng)從以往的里程問題轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力電池安全性能問題。鑒于此，本文首先簡要介紹了新能源汽車動(dòng)力電池主要類型，然后分析動(dòng)力電池存在的安全問題，進(jìn)一步提出了相應(yīng)的解決策略，最后就新能源汽車動(dòng)力電池安全技術(shù)發(fā)展給出了一定的建議，以期可以為我國新能源汽車行業(yè)的長足發(fā)展提供一定的指引。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 動(dòng)力電池 安全問題 解決策略

1 引言

近些年我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，逐漸從政策引導(dǎo)向著市場化競爭轉(zhuǎn)型，總體發(fā)展勢態(tài)良好，各項(xiàng)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)也有序修訂，安全標(biāo)準(zhǔn)體系越來越完善。但由于新能源汽車發(fā)展前期車型開發(fā)周期較短、用戶使用經(jīng)驗(yàn)不足、動(dòng)力電池質(zhì)量參差不齊等多因素影響，新能源汽車使用過程動(dòng)力電池起火爆炸事故屢屢發(fā)生，不僅影響汽車產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，而且對乘客生命安全造成了嚴(yán)重的威脅，必須引起高度重視。下面就重點(diǎn)論述新能源汽車動(dòng)力電池安全問題及具體的解決策略，強(qiáng)化新能源汽車動(dòng)力電池安全監(jiān)管，保障其應(yīng)用期間的安全性。

2 新能源汽車動(dòng)力電池類型

2.1 鉛酸電池

鉛酸電池最早出現(xiàn)于19世紀(jì)，現(xiàn)如今設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)均已較為成熟，該類電池主要適用于內(nèi)燃機(jī)汽車。鉛酸電池最大的缺陷就是循環(huán)性不佳、污染性大、比能量低；但也具有諸多優(yōu)勢，比如：原材料獲取便捷、價(jià)格便宜、性能安全、穩(wěn)定。特別是近些年鉛酸電池生產(chǎn)技術(shù)大幅提升，應(yīng)用期限也不斷延長，比如放電功率從 20Wh/kg 上升到 40Wh/kg，回收率也有所增長，這些優(yōu)勢幫助鉛酸電池在新能源汽車領(lǐng)域具有了更好的發(fā)展前景。

2.2 鎳氫電池

鎳氫電池是堿性電池領(lǐng)域最為典型的代表，其最大的優(yōu)勢在于比能量高、綠色環(huán)保、污染小，所以受到了廣大新能源汽車制造廠商的青睞。除此之外，鎳氫電池充電和放電速度都非?？?，且充電過程徹底，實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出較好的耐久性。就目前新能源汽車行業(yè)來看，國外的豐田與本田汽車均使用的鎳氫電池，國內(nèi)的中通客車及奇瑞等系列汽車也采用的鎳氫電池。當(dāng)然也具有一定的缺陷，比如：由于鎳氫電池的制造生產(chǎn)需要消耗大量的鈷和鎳，所以生產(chǎn)成本相對比較高，且溫度超出規(guī)定值會(huì)大幅降低電池使用性能，影響汽車行駛動(dòng)力[1]。

2.3 鋰離子電池

在諸多電池種類中，鋰離子電池是目前新能源汽車最為理想的動(dòng)力電池。鋰離子電池最早是由索尼公司所研發(fā)，該類電池不僅安全性能非常好，而且電池能量更高，抗碰撞性與耐熱性非常強(qiáng)，試驗(yàn)表明，鋰離子電池即使發(fā)生碰撞或者將其置于高溫環(huán)境下，發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)非常小，而其他普通動(dòng)力電池在發(fā)生激烈碰撞或者處于高溫環(huán)境下，很容易發(fā)生電池爆炸事故。除此之外，同質(zhì)量的鋰離子電池能量是鉛酸電池的5倍，是鎳氫電池的3倍，且鋰電池自動(dòng)放電效率低、環(huán)境污染程度小，是目前新能源汽車動(dòng)力電池的主流。

3 新能源汽車動(dòng)力電池安全問題

3.1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在的安全問題

對于新能源汽車動(dòng)力電池來說，生產(chǎn)環(huán)節(jié)是否存在安全隱患，安全管控工作是否到位，與后期電池使用過程的安全性能存在密切的關(guān)聯(lián)。若生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有嚴(yán)加管控，也沒有進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)試驗(yàn)測試，就難以保障動(dòng)力電池運(yùn)行過程的安全性與穩(wěn)定性，甚至還會(huì)引發(fā)系列安全事故，對新能源汽車的安全行駛造成極大的威脅。例如：目前我國針對新能源汽車補(bǔ)貼政策實(shí)行的為一年制，這與汽車供應(yīng)商開發(fā)時(shí)間完全不對等，但部分企業(yè)為了享受補(bǔ)貼政策，故意縮減生產(chǎn)周期，忽略汽車性能測試工作，這就埋下了一定的安全隱患[2]。再比如：部分制造商為了縮減產(chǎn)品研發(fā)周期，采取增大活性材料厚度、減小電池隔膜厚度等措施，表面上看確實(shí)增加了電池能量，但存在較大的安全隱患。

3.2 使用環(huán)節(jié)存在的安全問題

3.2.1 電池?zé)崾Э?/p>

低碳節(jié)能可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)迅速崛起，國家也提供了諸多優(yōu)惠扶持政策，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施越來越完善，同時(shí)還引進(jìn)了現(xiàn)代化5G技術(shù)，搭建網(wǎng)絡(luò)信息平臺，構(gòu)建核心數(shù)據(jù)庫，增設(shè)新能源汽車換電站與充電樁數(shù)量，基于消費(fèi)者切實(shí)需求積極轉(zhuǎn)型升級新能源汽車使用性能，全面推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。目前全國范圍內(nèi)新能源汽車動(dòng)力電池應(yīng)用最為廣泛的為鋰電池，此類電能儲備裝置具有使用壽命長、能量密度高效等諸多應(yīng)用優(yōu)勢，但依舊存在一定的安全問題。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2016—2020年期間，新能源汽車動(dòng)力電池因?yàn)闊崾Э匕l(fā)生自燃事故就高達(dá)數(shù)百例，嚴(yán)重威脅著駕駛員及乘客的人身安全。導(dǎo)致動(dòng)力電池?zé)崾Э氐母驹蛟谟陔姵亻L期處于高效使用狀態(tài)，部分零部件老化嚴(yán)重，電池整體性能下降，尤其是內(nèi)阻發(fā)熱程度明顯增高，當(dāng)溫度從90℃升高至120℃期間，SEI膜會(huì)不斷散熱，電池內(nèi)部溫度持續(xù)升高，隔膜熔化功能關(guān)閉；在溫度高達(dá)150℃的情況下，電池內(nèi)部電解質(zhì)加速分解，熱量分散速率加快；在溫度達(dá)到200℃的情況下，電池內(nèi)部正極材料開始分解，不僅釋放大量的熱能，同時(shí)還會(huì)釋放部分氣體，且持續(xù)升溫；在溫度達(dá)到300℃的情況下，電解液與負(fù)極明顯改變，在氧氣的沖擊下劇烈反應(yīng)，引發(fā)熱失控問題[3]。

3.2.2 充電設(shè)備不合理

部分供應(yīng)商一味盲目節(jié)約成本，不夠重視新能源汽車動(dòng)力電池充電安全性問題，沒有嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)定規(guī)范化建設(shè)新能源汽車充電設(shè)施，難以保障電池充電過程的穩(wěn)定性與安全性。還有部分制造商未按照規(guī)定要求認(rèn)真設(shè)計(jì)執(zhí)行動(dòng)力電池安全管理系統(tǒng)，比如：動(dòng)力電池充電設(shè)備缺乏自動(dòng)化斷電器。除此之外，絕大多數(shù)新能源汽車企業(yè)沒有嚴(yán)格落實(shí)動(dòng)力電池充電回路絕緣電壓、充電樁設(shè)施絕緣功能及電池溫升功能系列試驗(yàn)檢測工作，無法保障動(dòng)力電池使用過程的安全性。

4 新能源汽車動(dòng)力電池安全問題的解決策略

4.1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全控制策略

4.1.1 優(yōu)化測試驗(yàn)證模式

國家對新能源汽車動(dòng)力電池生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)及性能測試有著非常明確的規(guī)定，通過嚴(yán)格規(guī)范化的試驗(yàn)測試能夠及早發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池潛在的安全隱患，并根據(jù)具體問題采取針對性的處理對策，比如：三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池測試期間，當(dāng)溫度超出規(guī)定數(shù)值時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的分解現(xiàn)象，特別是三元鋰電池，當(dāng)試驗(yàn)溫度達(dá)到200℃的時(shí)候，三元鋰電池材料還會(huì)發(fā)生系列化學(xué)反應(yīng)生成氧分子，造成燃燒反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，所以在投入使用前對電池材料安全性能進(jìn)行測試十分必要，這也是新能源汽車優(yōu)先選用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的一個(gè)重要原因。除此之外，還需遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按照車型特征進(jìn)行動(dòng)力電池高壓電流安全驗(yàn)證測試，保障動(dòng)力電池安全性能達(dá)到最佳狀態(tài)，為新能源汽車的安全可靠使用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

4.1.2 選擇恰當(dāng)?shù)臏y試驗(yàn)證方法

新能源汽車動(dòng)力電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的性能測試需綜合考量生產(chǎn)技術(shù)、電池特性及國家有關(guān)規(guī)定等諸多要素，選擇最為科學(xué)合理的測試驗(yàn)證方法，提高測試效率，保障測試工作的時(shí)效性與測試結(jié)果的精準(zhǔn)性，全面掌握動(dòng)力電池存在的安全問題，及時(shí)完善優(yōu)化電池性能。以往傳統(tǒng)的動(dòng)力電池生產(chǎn)制造過程中，并沒有配備相應(yīng)的傳感監(jiān)控體系，而是配置了智能化鋰離子動(dòng)力電池組，通過鋁合金材料在側(cè)方進(jìn)行開口處理，以為傳感器的設(shè)置提供更大的便利，同時(shí)還需在結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位置設(shè)置電池卡槽，然后將動(dòng)力電池安裝固定好，建立防熱墊圈結(jié)構(gòu)，有效緩解汽車行駛期間由于震動(dòng)產(chǎn)生的不良反應(yīng)[4]。除此之外，在電池之間配設(shè)冷卻管裝置，使運(yùn)行過程中電池組溫度處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)；在電池結(jié)構(gòu)外殼前端安裝處理器，確保能夠掌握電池電壓及溫度各項(xiàng)參數(shù)動(dòng)態(tài)變化情況；在結(jié)構(gòu)外部安裝電池正負(fù)極處理器，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備實(shí)際運(yùn)行速度的有效控制，這樣的設(shè)計(jì)方式能夠有效規(guī)避動(dòng)力電池運(yùn)行期間發(fā)生高溫問題，保障動(dòng)力電池組的長久穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 使用環(huán)節(jié)安全控制策略

4.2.1 電池報(bào)廢管理和替換管理

為了避免動(dòng)力電池使用時(shí)間延長出現(xiàn)的功能破壞和老化現(xiàn)象影響其安全性能，必須加強(qiáng)電池替換管理和報(bào)廢管理工作，最大限度規(guī)避電池安全問題，降低安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生幾率。當(dāng)電池性能低于設(shè)計(jì)值30%的時(shí)候應(yīng)采取梯次或者拆解方式，一方面提升動(dòng)力電池安全使用性能；另一方面提高能源利用率，避免造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，體現(xiàn)出良好的環(huán)保性與實(shí)用性。對于已經(jīng)報(bào)廢的電池應(yīng)及時(shí)更換，并對廢舊電池進(jìn)行合理回收，以免污染自然環(huán)境[5]。

4.2.2 加強(qiáng)電池充電安全管理

為了達(dá)到較為理想的電池充電安全管理成效，我們需根據(jù)電池類型與特性，積極創(chuàng)新優(yōu)化管理模式，規(guī)范用戶的電池充電行為，在條件允許的情況下最好能提前對使用者進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，告知他們電池的安全充電操作要領(lǐng)及注意事項(xiàng)。要求使用者切不可擅自隨意改裝電池，否則可能會(huì)面臨嚴(yán)重的安全問題。同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)新能源汽車動(dòng)力電池日常維修養(yǎng)護(hù)管理，定期檢查各零部件性能，確保其處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，針對細(xì)小隱患做好科學(xué)處置，避免影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。若車輛遭受了雨水浸泡、劇烈撞擊或者底盤受損，應(yīng)到專業(yè)修理機(jī)構(gòu)處理，并進(jìn)行整體檢查，強(qiáng)化管理，保障新能源汽車電池的安全應(yīng)用。

5 動(dòng)力電池安全技術(shù)發(fā)展建議

5.1 政府部門加強(qiáng)安全監(jiān)管

政府有關(guān)部門應(yīng)不斷建立健全新能源汽車安全運(yùn)行監(jiān)管體系，明確汽車制造商的安全主體責(zé)任，借助現(xiàn)代化信息技術(shù)構(gòu)建安全監(jiān)控平臺，加大對新能源汽車制造企業(yè)的監(jiān)管力度，鼓勵(lì)企業(yè)積極引入應(yīng)用先進(jìn)的安全預(yù)警模式，全面提升新能源汽車安全預(yù)警能力。同時(shí)完善動(dòng)力電池全生命周期安全檢驗(yàn)機(jī)制和日常維護(hù)保養(yǎng)制度，要求使用人員必須按照規(guī)定對車輛進(jìn)行年檢，降低安全事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，各部門之間做好協(xié)同聯(lián)動(dòng)，認(rèn)真落實(shí)新能源汽車事故調(diào)查流程，對事故車輛關(guān)鍵零部件進(jìn)行專業(yè)技術(shù)鑒定檢查，提高事故信息透明度，增加消費(fèi)信心。

5.2 行業(yè)組織發(fā)揮自律協(xié)調(diào)作用

行業(yè)協(xié)會(huì)及學(xué)會(huì)應(yīng)充分發(fā)揮其自律協(xié)調(diào)作用，最好能與地方高?；蛘哐芯吭哼M(jìn)行校企合作，成功攻克各項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，不斷提高動(dòng)力電池安全預(yù)警能力、安全性能和智能化監(jiān)測水平。根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及消費(fèi)者實(shí)際需求，積極完善新能源汽車動(dòng)力電池安全標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，包括：電池壓力、熱失控產(chǎn)氣標(biāo)準(zhǔn)及異物內(nèi)短路等各項(xiàng)試驗(yàn)測試標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)企業(yè)聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)間深度合作，加大安全宣傳力度，降低消費(fèi)者安全風(fēng)險(xiǎn)顧慮。

5.3 企業(yè)加大安全監(jiān)測技術(shù)投入

新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身發(fā)展現(xiàn)狀，適度增加動(dòng)力電池安全技術(shù)研發(fā)力度，做好與上游及下游各大企業(yè)間的協(xié)同合作與深度融合，不斷提高動(dòng)力電池安全實(shí)用性能。持續(xù)優(yōu)化動(dòng)力電池安全監(jiān)控平臺，提高安全監(jiān)測水平，對動(dòng)力電池運(yùn)行過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測，第一時(shí)間掌握電池的安全問題與危險(xiǎn)程度，建立相應(yīng)的事故報(bào)警及應(yīng)急處理預(yù)案[6]。企業(yè)還應(yīng)結(jié)合自身銷售狀況，出臺多樣化的優(yōu)惠政策，比如：免費(fèi)進(jìn)行安全性能檢測、以舊換新、定期免費(fèi)維護(hù)保養(yǎng)、發(fā)放電池安全使用手冊等等，加強(qiáng)用戶對新能源汽車動(dòng)力電池的規(guī)范化使用指導(dǎo)，幫助消費(fèi)者建立良好的車輛使用習(xí)慣。

6 結(jié)束語

總而言之，與以往傳統(tǒng)的油車相比而言，新能源汽車更加低碳環(huán)保，很好地契合了我國近些年提倡的綠色節(jié)能發(fā)展政策?？墒怯捎谛履茉雌囇邪l(fā)周期比較短，各項(xiàng)技術(shù)還不夠成熟，尤其是動(dòng)力電池安全問題頻發(fā)，必須引起我們的高度重視。政府部門、制造商及行業(yè)組織等應(yīng)進(jìn)行多方聯(lián)合，加大研發(fā)與技術(shù)投入，優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，不斷提高動(dòng)力電池安全使用性能，確保電池使用過程足夠安全穩(wěn)定，為駕駛員及乘客提供良好的乘車環(huán)境，推動(dòng)我國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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