1.系統級危害

作為純電動汽車的{wy}能量來源和混合動力汽車的重要能量來源，動力電池系統的安全性顯得非常重要，稍有不慎即可能成為事故的源頭，造成嚴重危害。

動力電池系統的定義：是一個能量存儲裝置，包括電池單體(電芯)或電池模組，電路和電控單元，以及相關的電氣和結構組件。

動力電池系統的安全特征：作為高能量載體，在不需要外部能量輸入的情況下，本身就能夠因能量非正常釋放而產生巨大破壞力。

能量非正常釋放的表現形式：

①、電能釋放(電擊)

②、化學能釋放(燃燒，爆炸)

燃燒和爆炸兩者都需具備可燃物、氧化劑和火源這三個基本因素。因此，燃燒和爆炸就其本質來說是相同的，而它們的主要區別在于氧化反應速度不同。燃燒速度(即氧化速度)越快，燃燒熱的釋放越快，所產生的破壞力也越大。在有限的空間里產生急速燃燒，產生高溫高壓氣體，就會發生爆炸。

燃燒：化學能轉化為熱能、光能等

爆炸：化學能轉化為熱能、光能，并伴有巨大的機械能

動力電池系統的電特性：

①、輸出電壓通常高達300V以上(直流60V以上為非安全電壓)

②、存儲的能量達到kWh級別(1kWh=3.6MJ)

動力電池系統的化學特性：

①、電池單體中的電解液和系統中的塑料部件是可燃物，金屬鋁在高溫下也會燃燒

②、電池單體中的正負極材料是氧化劑

③、電池單體中的放熱副反應會引起溫度快速上升，成為火源

動力電池系統的機械特性：

①、為了防水防塵，呈空間密閉狀態

②、為了經受強烈的機械載荷，殼體材料具有足夠的強度

2.電擊分析

動力電池系統為非安全電壓的直流電系統，所造成的電擊危害為人體直流觸電。

構成直流觸電的基本要素：

①電壓等級超過安全電壓標準(直流60V)

②存儲的電荷達到一定能量等級(幾百焦耳的電能足以致命)

③人體與高壓直流電的兩級構成放電回路

直流觸電發生的必要條件是帶電物體的正負極必須與人體構成放電回路，直流觸電的發生概率和危害都小于交流觸電，交流觸電只要人體接觸某一相線，即可在相線、人體和大地之間構成放電回路。

導致動力電池系統發生觸電的可能原因：

①外殼或高壓端口的接觸防護失效，人體同時接觸到兩個裸露的電極，構成放電回路

②正負極與殼體的絕緣都失效，動力電池系統的外殼不同部位帶電且電位不等(電位差大于60V)，人體同時接觸到這兩個帶電部位，構成放電回路

{dy}種情況的發生概率和危害要高于第二種情況，如安裝、拆卸、維護、充電時均有可能發生，第二種情況一般可以通過等電位的方式來做附加防護。

3.燃燒和爆炸分析

相對于電擊而言，燃燒和爆炸是動力電池系統最為常見的危害表現形式，造成的影響更為嚴重。

導致動力電池系統發生燃燒或爆炸的可能原因：

①電芯的放熱副反應導致熱失控，引燃電解液、隔離膜和其他可燃物質

②局部連接阻抗過大，導致溫度上升，達到著火點溫度，引燃動力電池包內部的可燃物質

③動力電池包外部發生火災，導致動力電池包溫度持續上升，達到著火點溫度，引燃內部的可燃物質

針對電動汽車的使用情況而言，{dy}種情況的發生概率{zg}，危害{zd0}。電芯的放熱副反應導致熱失控，是動力電池系統發生燃燒或爆炸的主要原因。

鋰離子電池內部主要放熱反應有：

①SEI膜的分解(90~120℃)；

②負極與電解液的反應(120℃以上)；

③電解液分解(200℃左右)；

④正極與電解液的反應，伴隨正極分解，析出氧氣(180~500℃)；

⑤負極與粘結劑的反應(240℃以上)等。

電芯熱失控(燃燒，爆炸)的原因：電芯內部的放熱副反應導致熱量累積，電芯對外熱交換的速率小于熱量累積速率，溫度持續升高，直至達到著火點溫度，引起燃燒和爆炸。

電芯內部的熱過程遵循熱量平衡：

Qp=Qe+Qa

Qp—電芯內部各種副反應產生的熱量

Qe—電芯與環境交換的熱量(散熱)

Qa—電芯自己吸收的熱量(熱累積)

如果Qe≥Qp，則Qa為負值或零，電芯內部溫度不會上升，不會產生熱失控

如果Qe Qp，則Qa為正值，電芯內部溫度持續上升，直至熱失控(200~300℃)

避免電芯熱失控的措施：

①采取保護措施，降低外部觸發因素發生概率(過充、過熱、短路、擠壓、穿刺等)；

②阻斷放熱副反應的正反饋過程，如增加保險絲，中國石英表網:http:/// 或在正負極材料與集流體之間增加PTC材料；

③降低放熱副反應所產生的熱量，如選擇磷酸鐵鋰正極材料、改變電解液的有機溶劑成分等；

④提高著火點溫度，如在電解液中添加阻燃材料、選用陶瓷隔膜等；

⑤提高散熱能力，避免熱累積，如采用{gx}的液冷設計方案等。