對鋰電池的安全性評判

近年來多起電動車著火事件的曝光，使得人們對電動車尤其是是鋰電池的安全性問題越來越關注。當然這不是說電動車的安全性就很差，一般汽油車也容易發生起火事件，特別是夏天，只要留心就會發現汽油車的自燃事件發生也不在少數，但是我們也希望能從鋰電池安全設計上避免類似的事故發生，畢竟人的安全是大于一切的，就如同那句話說的"人是萬物的尺度"。

目前我們對鋰電池安全性的評判還停留在一個較為初級的階段，判斷標準比較模糊，只能判斷電池危險程度的幾個分明的點，但實際上鋰電池從完全安全狀態轉變到完全危險的狀態是一個連續變化的曲線，也就是說今朝的評判體系無法判斷兩個狀態之間的電池安全狀態，這就形成了一個電池安全狀態的盲區，因此對鋰電池的安全性評判函數化、數字化就顯得尤為緊要，特別是對于動力電池在電動車上的使用有著緊要的意義。

目前針對鋰電池安全性常用的標準為歐洲汽車研究發展理事會制定的危害等級分類。該危險級別分類表將電池風險等級共分為0-7八個級別，級別越高電池越危險。

例如6級聲明電池發生起火但未發生爆炸，而最高的7級聲明電池不僅發生了起火，還發生了危險的爆炸。為了保證操作人員的安全，需要將危險級別控制在4以內，也就是說電池不發生破碎、起火和爆炸。

首先我們要樹立一個概念，安全性與濫用是相對立的，增加濫用強度，則必然降低電池系統的安全性。目前大多數針對鋰電池安全性描述，都是基于經驗的總結，缺乏數字性質的準確描述。

為了將電池風險數字化，Ashtiani發明的風險模式和風險分解(HMRMA)模型，該模型主要由兩個中要參數組成風險嚴重程度Hs和風險概率HL。

其中Hs值為0-7代表風險的嚴重程度，HL值為1-10表示風險發生的可能性，代表每100萬件樣品中發生風險的數量。為了降低風險HR的值，可以選擇降低Hs或者HL，或者我們也可以引入一個新的變量風險控制Hc，因此上式就可以轉變為，其中Hc的值的范圍為0-1，完全不控制Hc為1，完全控制則Hc為0。

電池的風險隨著電池的使用狀態是在不斷的發生變化的，為了體現這種變化，Lu等基于電池電壓和使用溫度探討了電池使用安全性問題，并引入了功能狀態函數SOF，該函數主要有電池充電狀態SOC和電池安全狀態SOH，以及電池的輸出功率有關。

其中P(t)為電池輸出的瞬時功率，Pd為瞬時需求功率，Pmax為電池全新狀態時最大輸出功率。其中P(t)=Pmax·SOC(t)·SOH(t)，其中SOH(t)可以依據電壓的值來確定，如下式所示，其中V(t)為瞬時輸出電壓，Vd為負載最小需求電壓，Vlim為電池全新狀態時搭載負載最小出輸出電壓。

該系統能在鉛酸蓄電池上良好運行主要依靠于鉛酸蓄電池SOC與電壓之間良好的線性關系，但是對于鋰電池SOC與電壓之間并不是完全的線性關系，因此需要做適當的修正。

本文上篇的內容主要解析了一些目前學者們針對鋰電池安全性模型的研究成果，下篇將結合18650電池的安全試驗數據，解析推導和使用電池安全性模型辦法。

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