王秉刚（搜狐独家博客）

标签： 新能源汽车 电动汽车 电池 安全性 艾新平   2011-06-08 16:58

王秉刚问：是不是大安时数电芯比小安时数的安全性难度大，原因是什么？设计大安时电池要注意什么？

艾新平答：是的。因为大电池总的活性物质量大，正常储能反应和副反应所涉及的能量高，且体表面积（外壳）较小，散热更困难。设计大安时电池时，一定要注意散热，并保证电极反应的均匀性。在电池壳体设计、安全阀设计、极耳的设计、卷饶和注液的均匀性等方面多加以注意。

王秉刚问：从安全角度考虑，圆形电芯与方形电芯哪种更有利？

艾新平答：不好下结论，各有利弊。一般来说，圆形电池的安全阀对电池内压反应更灵敏一些，但对于大容量的圆柱电池而言，多极耳的设计与应用比较困难，且电解液的均匀分布也难以达到，容易导致电极各部分的不均匀利用，影响电池使用寿命和安全性。因此，一般容量较小的电池采用圆形结构在安全性方面有一定优势，大容量电池可能采用方型结构更佳。

王秉刚问：电池材料的品质对电池的安全性能重要吗？其中正极材料、负极材料、隔膜、电解质等，哪个更重要？

艾新平答：正极材料、负极材料、隔膜和电解质对电池的安全性均非常重要。对于正极材料和负极材料来说，首先不能含有金属杂质，否则容易造成电池短路；其次，循环性能需要保持基本一致。电池电压是由于正极与负极之间的电势差而形成的，在对电池进行充放电时，我们仅仅限制了电池的电压，并不能控制正极和负极的电势。如果正极循环过程中容量较负极衰减快，正极的电势逐渐上升，而负极的电势会逐渐升高，虽然充电过程中电池的电压没有超过控制值，但正极电势可能已经很高，导致电解液的大量分解，从而带来安全隐患。反之，如果如果负极循环过程中容量较正极衰减快，则此时电池正极的容量大于负极的容量，充电过程中负极表面将析出金属锂，有可能导致电池发生内部短路，带来安全隐患。

对于隔膜而言，如果强度较差，或存在大的导通孔，则易造成电池短路。此外，隔膜的闭孔温度、热收缩率，以及厚度和孔率分布的均匀性也直接影响到电池的安全性。隔膜的闭孔功能就是为了提高电池的安全性而设置的。当电池内部温度过高时，隔膜中的低熔点组分融化，封闭隔膜微孔，切断电解液的离子传输，从而造成电池断路，避免电池反应的继续进行，防止热失控反应的发生，保障电池的安全性。如果隔膜的闭孔温度过高，或者对温度响应不及时，则起不到对电池的保护效果。隔膜热收缩率过大或起始收缩温度过低，则电池发热时隔膜收缩，极易造成正负极的直接短路。而厚度和孔率分布的均匀性则直接影响到电极各部分的反应均匀性，厚度薄、孔率高的电极处，分布的电流大，材料利用率高，在充电时容易引起局部过充电。此外，电解液的温度特性也是影响电池安全性的因素之一。如果电解液的低温特性较差，电池低温充电时容易导致负极表面析锂。

在这些因素中，正极的热稳定性和金属杂质含量对于电池安全性来说最为重要。

(待续）