新能源汽车电池安全问题的现状及对策
新能源汽车电池安全问题的现状及对策
摘 要： 新能源汽车市场占有率不断提高，但电池安全的问题日益突出，严重影响电动
汽车的普及和推广根据 2019 年统计的新能源汽车自然数据中，与动力电池安全相关的新能源
汽车安全事故达 40 余起，而由于电池热失控引起的动力电池安全事故为主要原因之一；在行
驶途中或者充电状态时，电池会因内阻产生大量的热能，从而引起锂电池温度快速升高导致电
解液气化，将会使锂电池膨胀挤压导致电池组爆炸起火而产生危险。
关键词： 电池组; 热失控; 安全; 预警;
目前，随着不可再生资源日益枯竭，节源环保意识提升。新能源汽车受到民众的青睐，其中，
动力锂电池组凭借其比其他电池组有着更优秀的性能成为各大汽车厂商首选的新能源汽车动力
源。然而根据 2019 年统计的新能源汽车自然数据中，与动力电池安全相关的新能源汽车安全
事故达 40 余起，而由于电池热失控引起的动力电池安全事故为主要原因之一。另外新能源汽
车在行驶途中面对复杂路况时其动力电池组势必处于负载情况下会因电池内阻产生大量的热
能，导致锂电池的电解液气化，从而导致热失控现象发生。因此需要设计一种电池组可动态调
节电池的温度的状态，避免高温电池电解液气化和低温锂电池性能下降。
本论文是基于智能锂离子动力电池组专利来阐述电池安全问题的思路，减少因电池问题产生的
自然事故。专利基本内容：在电池组内水平横置结构的放置两到三个锂电池，内置温度传感器
和在电池组前端放置红外温度传感器监测电池外表温度，通过冷却管中冷却液的流速保持电池
温度相对恒定。
1 、动力电池安全问题
1.1 、 因电池产生安全事故事件统计
新能源汽车是目前国内汽车工业发展的风口，在 2020 年全国两会《政府工作报告》中提出了
“ ”重点支持 两新一重 的建设，报告支持：加强新型基础设施建设，发展新一代信息网络，拓展
5G 应用，建设数据中心，增加充电桩、换电站等设施，推广新能源汽车，激发新消费需求、
助力产业升级。目前，新能源汽车动力电池普遍采用锂离子电池作为储能元件，锂离子电池优
势在于比能量高、循环寿命长，但存在较为严重的安全隐患。在面对汽车行驶途中的复杂工况
时，电池的安全性是目前新能源汽车的一个挑战，当车辆行驶或者充电途中不能及时有效的控
制电池的温度则容易发生热失控的现象。
表1是2016 年-2020 年上半年的因电池故障导致新能源汽车自燃的事故件数（数据来源于互联
网，数据经过筛选只统计因电池事故起火的案例，因数据收集不全实际新能源汽车起火事件数
量比统计数量多），从表一中可得新能源汽车在充电或者行驶途中因电池热失控自燃的案例在
逐年递增，还可以发现这些自燃的纯电车中汽车品牌也有增加，说明现在的新能源汽车制造商
都在面临电池安全的挑战。
1.2 、自燃原因分析
上述因动力电池导致新能源汽车自燃事件统计分析可得，新能源汽车自燃事故具有易触发、不
易发现、多诱因的特点。上述统计的数据都是因为动力电池问题引发的自燃，电池安全涉及到
自身材料、制造工艺、电气、热力学等多个方面问题，而新能源汽车面对复杂的工况环境对电
池的安全要求更为苛刻。汽车行驶途中和充电途中，电池都处于一个持续放电或充电状态随着
电池老化，各个电池之间的一致性会越来越差，这时电池过充或者过放就会更容易发生热失控
情况。如图 1，当电池长期工作时，电池内阻变大而产生大量的热能温度升高到 90～120℃之
间时SEI 膜开始分解，释放热量，温度升高。但是当温度达到 120～130℃时保护层 SEI 膜遭到
破坏，负极与溶剂、粘结剂反应，温度升高，隔膜融化关闭。温度继续升高至150℃之上后，
内部电解质开始进行分解，继续释放热量，进一步加热电池，电池温度达到 200℃之上时，正
极材料分解，释放出大量热和气体，持续升温。250-350℃嵌锂态负极开始与电解液发生反
应。在反应发生过程中，电解液与正极反应产生的氧气剧烈反应并进一步使电池发生热失控。
图1 动力电池热失控机理
2 、电池安全问题现状
2.1 、 热失控诱因
为了解决电池安全问题，一方面需要利用车载 BMS 系统对电池状态进行监督，保持单体电池
之间的一致性；及早发现单体电池存在的问题。另一方面需要对诱发电池热失控的故障案例进
行分析，从电池着手建立有效的诊断方案和预警机制来提高电池的安全性。热失控诱因分为三
大类：机械诱因、电诱因、热诱因；机械诱因细分两类：挤压和刺穿；电诱因细分两类：内短
路和过充点；热诱因：高温过热。当热失控发生后会波及其他安全的单体电池也就是热失控扩
展。
2.2 、 电池设计缺陷
摘要：
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新能源汽车电池安全问题的现状及对策 摘 要：新能源汽车市场占有率不断提高，但电池安全的问题日益突出，严重影响电动汽车的普及和推广根据2019年统计的新能源汽车自然数据中，与动力电池安全相关的新能源汽车安全事故达40余起，而由于电池热失控引起的动力电池安全事故为主要原因之一；在行驶途中或者充电状态时，电池会因内阻产生大量的热能，从而引起锂电池温度快速升高导致电解液气化，将会使锂电池膨胀挤压导致电池组爆炸起火而产生危险。 关键词：电池组;热失控;安全;预警;目前，随着不可再生资源日益枯竭，节源环保意识提升。新能源汽车受到民众的青睐，其中，动力锂电池组凭借其比其他电池组有着更优秀的性能成...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
价格：免费
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时间：2023-03-19
