相信有了解過的朋友一定都很清楚動力電池對溫度極為敏感，最佳使用溫度大約在25±5℃，但不是所有配方的鋰離子電池都是這個區(qū)域，因為每種配方都有最適合自己的充放電特性。

　　就鋰離子電池大家族而言，一般充電的可控溫度區(qū)間在0℃到45℃之間，太低溫就無法充進(jìn)去，比如某馬就弄了個小柴油機(jī)給北方用戶在冬季加熱電池;太高溫了也充不進(jìn)去，比如BMS會將保護(hù)溫度設(shè)定在45℃到55℃左右，充電升溫到45℃的時候，BMS將充電電流降低，或者停止充電一段時間再繼續(xù)充電。

　　鋰離子電池放電的溫度區(qū)間寬一點，一般在-20℃到45℃之間。北方用戶都知道智能手機(jī)冬季在戶外時不時會黑屏重啟或者直接就開不了機(jī)，這就是因為電池內(nèi)部活性已經(jīng)沒了;放電高溫就更好理解了，用手機(jī)玩?zhèn)€手機(jī)就能感受到溫度急劇上升，筆記本電腦運作大型游戲也會過熱甚至自動關(guān)機(jī)。

　　鋰離子電池憑借著優(yōu)異的能量密度、循環(huán)壽命和功率性能，在化學(xué)儲能領(lǐng)域取得了極大的成功。有關(guān)鋰離子電池來說，目前業(yè)內(nèi)尚未有明確的理論支撐其各溫度性能下的內(nèi)阻、放電平臺、壽命、容量等必然聯(lián)系，相關(guān)的計算公式和數(shù)學(xué)模型還在摸索階段。大體上，鋰離子電池對0-40℃這個區(qū)間的溫度并不敏感，然而一旦溫度超過這個區(qū)間，壽命和容量會打折扣。

　　經(jīng)常大量的實驗證明，不同溫度下磷酸鐵鋰配方鋰離子電池經(jīng)歷多次循環(huán)之后的電池性能，可見高溫在控制變量下是極具摧毀性的性能衰減因素。

　　不過特殊電池也是有的，比如軍事用途的電池可以承受-50℃或85℃的極端溫度，注意是“或”，要么是超低溫電池，要么是超高溫電池。這些電池可以給我們的高原戰(zhàn)士提供單兵信息化裝備的超低溫電源，給陸海空軍甚至火箭軍部隊提供耐受超高溫的電源。

　　此外，還有一種寬溫電池，能做到-40℃到70℃左右，它不是一個電池單體，而是一種非常貴的裝置，里面有條件讓電池耐受更寬的溫域。

　　一、電池?zé)崾Э氐臋C(jī)理

　　六成新能源車著火事故是電池本身熱失控引起的，三成是充電事故，只有3.6%左右是因為行駛事故中的撞擊。

　　自2021年1月1日實施的動力電池安全新國標(biāo)GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，并未引入穿刺試驗，現(xiàn)有的試驗則分為幾類，其中電池單體進(jìn)行過放電、過充電、外部短路、加熱、溫度循環(huán)、擠壓試驗，電池包或系統(tǒng)進(jìn)行振動、模擬碰撞、擠壓、濕熱循環(huán)、浸水、熱穩(wěn)定性、溫度沖擊、鹽霧、高海拔、過溫保護(hù)、過流保護(hù)、外部短路保護(hù)、過充電保護(hù)過放電保護(hù)試驗。

　　在所有的環(huán)境因素中，溫度對鋰離子電池的充放電性能影響最大。一般鋰離子電池行業(yè)的人都了解，鋰離子電池的充放電狀態(tài)是否穩(wěn)定，溫度的變化起到了很大的影響因素，鋰離子電池在高溫和低溫環(huán)境下充放電，電池的容量保持率就有所下降。相信大家都有類似感受,鋰離子電池冬天使用時間比夏天短。可見鋰離子電池性能是受環(huán)境溫度影響的，而且還受到了很大的影響。

　　假如溫度下降，電極的反應(yīng)率也下降，假設(shè)電池電壓保持恒定，放電電流降低，電池的功率輸出也會下降。溫度上升則相反，即鋰離子電池輸出功率會上升，溫度也影響電解液的傳送速度溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，電池充放電性能也會受到影響。但溫度太高，超過45，會破壞電池內(nèi)的化學(xué)平衡，導(dǎo)致副反應(yīng)。

　　在低溫充電低于0℃時，會增大電池內(nèi)壓并可能將安全閥開啟。低溫環(huán)境會降低鋰離子的活性，使得內(nèi)阻增高，電池放電能力變?nèi)酰褂脮r間縮短。假如鋰離子電池處于低溫環(huán)境的時間較短，不會對電池容量出現(xiàn)損害。溫度回升之后，性能也會恢復(fù)。不過，假如鋰離子電池長時間在低溫環(huán)境下工作和充放電，電池陽極表面會析出金屬鋰，這是個不可逆的過程，會對鋰離子電池容量造成永久性損害。

　　二、為了防止熱失控，應(yīng)該做哪些措施?

　　包含且不限于：

　　1、改良BMS與冷卻系統(tǒng)

　　改良BMS電池管理策略，盡量避免過充電和過放電，外部短路盡快處理，熱失控早期進(jìn)行預(yù)警，熱失控后系統(tǒng)自動通知消防和醫(yī)院(以后或許可以O(shè)TA成功)。

　　冷卻系統(tǒng)的效率也很重要，風(fēng)冷廉價但極限低，液冷昂貴但靠譜些。一套好的冷卻系統(tǒng)不是在電池?zé)崾Э貢r進(jìn)行損管，而是提供一套“讓電池始終舒適”的溫控方案，盡可能延緩鋰枝晶生長的速度。

　　2、改良電池配方

　　提升正極、負(fù)極、電解液、隔膜的熱穩(wěn)定性是很難的事情，特別在高鎳/低鈷無鈷配方盛行的時代背景下。高鎳意味著高容量(炸彈內(nèi)餡更豐滿)，低鈷無鈷意味著低穩(wěn)定性，這種正極材料將是目前和將來多年的主流。

　　更堅韌的SEI隔膜，更穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)，這些都是可能實現(xiàn)的解決方案之一。如果能延長熱失控的時間，將逃生時間從2分鐘增加到30分鐘左右，新能源汽車自燃的致死概率將大幅度降低。

　　目前最容易實現(xiàn)的方案應(yīng)該是增加更多阻燃劑或其他輔助劑，讓電池配方更加不容易自燃。現(xiàn)在已有廠商宣稱造出了“只冒煙不自燃”的電池，是否真實還得看上車上路后的效果。

　　動力電池配方們現(xiàn)在很糾結(jié)，我們一方面要求它足夠活潑，充電速度快、放電功率大;一方面要求它足夠淡定，遇到撞擊、浸水、加熱、過充放都不會熱失控。

　　這很人格分裂好不好。對了，成本還不能高，高了賣不掉。“我要五彩斑斕的黑色”，害，一聽需求就知道是老甲方了。

　　3、加強(qiáng)電池包結(jié)構(gòu)

　　防塵、防水、隔熱、阻燃、防呆，這些項目都可以繼續(xù)加強(qiáng)，但成本和重量可不能無限制加上去。

　　泄壓閥當(dāng)然還是要有，防止爆炸當(dāng)然是好事，不過肯定會有副作用，2019年4月上海徐匯區(qū)裕德路泰德花苑小區(qū)地下車庫的Model S自燃就對旁邊泄壓，把旁邊的奧迪直接燒透了。

　　優(yōu)化電池包布置方式

　　在電池包箱體有限空間內(nèi)，一定數(shù)量電池單體通過特定機(jī)械連接和電連接組成電池模組。

　　根據(jù)車用電池包的空間形狀與承載特點，電池模組串并聯(lián)排布組成動力電池系統(tǒng)，電池包中模組布置和結(jié)構(gòu)形式差異較大。

　　動力電池包的布置形式通常由整車空間特征決定，需考慮車輛驅(qū)動方式、整車重心位置與離地間隙等因素。

　　動力電池包生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)整車企業(yè)需求，開發(fā)出模組排布不同、電池包箱體形狀和安裝吊耳位置各異的車用動力電池包。

　　經(jīng)過不斷研究與發(fā)展，電池包常用結(jié)構(gòu)布置形式有車身底部懸置式、車身結(jié)構(gòu)一體式和標(biāo)準(zhǔn)箱體分布式等。

　　電池單體常用類型有圓柱形、方形鋁殼和軟包鋁塑膜等，此外電池包內(nèi)部還布置有BMS控制器、高壓線束等輔助功能部件。

　　動力電池包的布置形式通常由整車空間特征決定，需考慮車輛驅(qū)動方式、整車重心位置與離地間隙等因素。

　　動力電池包生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)整車企業(yè)需求，開發(fā)出模組排布不同、電池包箱體形狀和安裝吊耳位置各異的車用動力電池包。

　　經(jīng)過不斷研究與發(fā)展，電池包常用結(jié)構(gòu)布置形式有車身底部懸置式、車身結(jié)構(gòu)一體式和標(biāo)準(zhǔn)箱體分布式等。

　　4、保溫隔熱阻燃材料布置

　　電池包內(nèi)使用的保溫隔熱材料除了導(dǎo)熱系數(shù)低之外，還需具備阻燃、絕緣、柔軟杠高溫和質(zhì)量輕等特點。

　　新能源汽車的電池包在低溫工況下的加入保溫層設(shè)計，采用耐火保溫隔熱氈復(fù)合材料作為電池包內(nèi)的保溫材料，通過溫度試驗測試，在-25℃的低溫工況下，裝有保溫層的電池包在降溫速度上明顯比沒有使用保溫材料的要相對減小，對于這個保溫設(shè)計方法在電池包內(nèi)具有較強(qiáng)的適用性， 能夠提高動力電池在低溫環(huán)境地區(qū)的使用性能。

　　所以適當(dāng)使用隔熱阻燃材料的應(yīng)用有助于提高電池內(nèi)部的熱穩(wěn)定性。

　　結(jié)論

　　動力電池包安全防護(hù)的根本原則是：阻止電能和化學(xué)能在系統(tǒng)正常運行狀態(tài)和某些非正常狀態(tài)下(法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的情況，以及典型的失效情況)以不可控的方式釋放，或減輕其不可控釋放所帶來的危害。安全的防護(hù)設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，切勿從局部入手，僅根據(jù)某些典型的失效案例，采取有限的應(yīng)對措施，或者僅根據(jù)國外和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求，簡單通過相關(guān)的測試和認(rèn)證。

　　在鋰動力電池成組技術(shù)中，最重要的是電池管理系統(tǒng)，它是動力電池包的“大腦”，它像“管家”一樣，包攬所有的工作，從監(jiān)控每一級動力電池物理變量，環(huán)境溫度，到系統(tǒng)級動力電池包性能估計，在線診斷與預(yù)警，充、放電與預(yù)充控制，熱、冷管理等。大電流主動均衡技術(shù)是電池管理系統(tǒng)中最核心的技術(shù)，它需要解決的是動力電池包在使用過程中衰減的問題，也就是要確保續(xù)航里程穩(wěn)定及可預(yù)測的問題。