動力電池中的安全設計介紹

電芯中的安全設計首先體現在化學材料體系的選擇上，通常來說，磷酸鐵鋰和鈦酸鋰安全系數相對來說比較高，三元，錳酸鋰，鈷酸鋰體系熱穩定性較差，安全性相對較差，所以在對安全性要求較高的應用場合，應該首選磷酸鐵鋰或鈦酸鋰電芯。

其次，隔膜對電芯的安全也很重要。耐高溫的隔膜可以提高隔膜收縮的溫度，從而提高觸發電芯熱失控的溫度。

不同的封裝對電芯的安全性也存在不同的影響。

軟包電芯是利用鋁塑膜進行封裝的，鋁塑膜之間采用熱熔的工藝進行密封，相對其他封裝形式來說，軟包裝封裝強度較差，在電池發生熱失控時，可以及時破口，釋放內部壓力，避免爆炸風險。但是這種破口屬于非定向破口，破口位置不確定，很難對破出的高溫可燃危險氣體進行定向導引。

軟包電芯上另外一種安全設計是為了在電芯發生外短路時即使切斷電路。具體設計是弱化電芯極耳，通常是對電芯的正極極耳進行弱化設計，因為正極極耳材料一般是鋁，材料電阻率較負極極耳銅更大，同時熔點也較負極極耳更低，在發生短路時更容易熔斷。

極耳弱化設計

方殼電芯的外殼目前市場上大多采用鋁合金封裝，厚度多為0.6mm。當電池發生熱失控時，這樣的封裝很容易出現爆炸的風險。不過，方殼電芯在上蓋上做了巧妙地設計可以有效避免這樣地情況發生。

當電芯發生外短路時，正極極耳上的熔斷器會發生熔斷，保護電池不受到傷害；

當電芯內部由于內短路或者其他原因引起鼓脹時，外殼上的OSD翻轉片會發生翻轉，與負極發生短路，從而使熔斷器熔斷，切斷反應。通常來說，方殼電池的外殼與正極短接，帶正電。OSD翻轉片通過焊接連接在外殼上，也帶正電。反轉片通常位于負極。順便提一句，不是所有的方殼電芯都有這樣的結構，很多磷酸鐵鋰電芯的外殼是無此結構的。

圓柱電芯的原理基本與方殼電芯相似。

圖片來源 新能源Leader

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電芯頂部設計有防爆閥，當電芯內部壓力增大時，首先會防爆閥變形，切斷電路，當壓力繼續增加時，防爆閥被打開，內部氣體釋放，避免爆炸。

三種電芯都在安全設計上做了一定的工作，相比軟包電芯來說，方殼電芯和圓柱電芯所釋放的氣體能夠定向爆破，更容易導出，但是，這種設計過于復雜，在實際工作中，往往會有部分電芯防爆閥打不開，帶來很大隱患，而且，這種設計也導致成本偏高。