1、前言
为保证国家能源安全并有效降低碳排放量，新能源汽车已经成为中国规划中大力培育和发展的战略性新兴产业之一。电动汽车是新能源汽车的主体，包括纯电动汽车，混合动力汽车和燃料电池汽车。动力电池是电动汽车的重要动力来源， 动力电池优劣直接影响到整车的性能，动力电池的安全性是电动车发展过程中首先要考虑和解决的问题。2019年上半年，国内市场新能源汽车产销量继续增长，动力电池装机量持续上升，从电池类型来看，三元锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和钛酸锂电池几乎占据整个市场，其中三元锂电池占比最大，其次是磷酸铁锂电池。随着新能源汽车产销量增长电池系统的安全性事故时有发生，困扰着电动汽车的发展。大容量、高电压的动力电池系统的安全性是一个新的问题，其中的影响因素复杂。只有对安全性问题进行深入的分析研究，才能顺利解决。因此，结合理论与实验结果，分析几种常用动力电池的安全特性，以及它们各自可能存在的安全隐患和产生安全问题的机理，以应对中国日益增长的新能源汽车需求带来的汽车动力电池的安全性问题具有重要意义。
2、研究现状
(1)磷酸铁锂电池和三元锂电池的研究现状
磷酸铁锂电池正极材料由橄榄石结构的LiFePO4组成，负极由石墨组成，中间是聚烯烃PP/PE/PP隔膜，用于隔离正负极、阻止电子而允许锂离子通过。与三元锂等其他的动力电池材料比较，磷酸铁锂电池有几大特点:(1) LiFePO4的原物料主要为碳酸锂和铁，其资源分布广泛，价格低廉且无环境污染。 (2)磷酸铁锂电池安全性能良好，在高温、高压、潮湿、挤压及穿刺等恶劣条件下均保持了较高的安全性。(3)技术成熟，我国在十五期间将其列为重点科。技攻关项目，在此期间，磷酸铁锂电池的多项关键技术均已取得突破。正是由于磷酸铁锂电池的以上优点，使其前几年在我国发展迅猛。我国在用的新能源汽车里，以磷酸铁锂为动力电池的新能源汽车占比一直在50%以上，其在新能源商务车中的占比更是超过80%以上。但是，随着新能源汽车最近几年在我国的高速发展，磷酸铁锂电池的弊端也在显现，能量密度不够。磷酸铁锂电池的能量密度发展到140Wh/kg已到极限，无法突破。我国主要的电池厂商均在往三元锂电池方向转型。
最初的三元锂电池正极材料由层状结构的Li-Ni-Co-Mn-O材料组成，随着电池技术的不断发展，有些厂商在三元材料里用Al来替代Mn。与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池不仅价格昂贵，且性能不稳定。但是这些缺点均不能掩盖三元锂电池能量密度高的优点。理论上三元锂电池的能量密度可达到300Wh/kg，已经面世的三元锂电池的能量密度可达到220 Wh/kg，为磷酸铁锂电池的两倍。近年来，国内各大电池厂均集中力量突破三元锂电池存在的各种技术难关。磷酸铁锂时代的里程焦虑问题，在三元锂时代基本上得到了解决。现在，新售的新能源轿车多数采用能量密度更高的三元锂电池。宁德时代、比亚迪等几家大厂生产的三元锂电池动力模块均能满足各项性能指标，安全高效地在新能源汽车上使用。
(2) 电池安全事故触发的分类
造成锂离子动力电池热失控事故的触发原因很多，根据触发的特征，可以分为机械触发，电触发和热触发3类。3类触发形式具有一定的内在联系。一般地，机械触发会引发短路并造成电触发，而电触发产热造成了热触发，热触发造成的热失控是事故触发的核心。其他触发形式的机理分析都离不开对于热触发机理的研究。对于热触发机理的研究，最为理想的研究仪器是绝热量热仪，对于大型动力电池而言，需要采用大型动力电池量热仪(EV- ARC)来进行热失控特性的测试。
安全性测试标准中规定了根据事故分析所获得的详尽的各类事故触发因素。通过了安全性测试标准的电池发生触发事故的概率也大大降低。但是，由于实际工况非常复杂，事故触发的原因可能与安全性测试标准中的规定的情况有所出入。这解释了为什么市面上各类动力电池系统均通过了安全性测试标准，事故仍然可能发生。
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