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随着电池的能量密度越来越高，我们这些负责设计发布这些电池系统的工程师也有些寝食难安，主要的原因有几个：

1） 电芯的安全边际越来越小了

随着国标对于电芯的安全要求降低，在电芯到模组，模组到系统层面，具有的风险比较高。这里可以从两个范围解读：

•   电芯的热失控的效能，释放的能量和影响的效果在增大

这个层面，主要是基于我们对电芯做滥用，特别是电芯无法通过激发实验在实验过程中产生的热量、气体和电芯本身在泄压阀打开以后持续保持的温度在提升。电芯在热失控过程中，如果外部有氧气进入会产生了剧烈的火焰，在气体燃烧顶端将会形成600度左右的温度，火焰的温度达到900度左右。

对比 SOC 为 30%和 100%时热解气体各组分体积分数发现，不同 SOC 时锂离子电池热失控后热解气体各组分的体积分数具有较大差别，其中较为明显的是烷烃及氧 气。锂离子电池SOC为100%时，锂电池完全热失控后产生大量的热解气体并且电池表面温度很高，导致部分可燃有机气体被点燃，使可燃气体组分的体积分 数降低，但还有部分可燃气体并未被点燃，这是由于其浓度降低到了爆炸极限范围以下。而锂电池 SOC 为 30% 时，热解气体各可燃气体组分的体积分数比较高，这是由 于 SOC 较低时产生的热解气体量较小，热解气体的浓度 较低并未达到其爆炸极限。

图1 电芯在热失控过程中单个电芯的激发温度特性和能量

•   热传播的速度

如下图所示，由于上面单个电芯释放的能量和持续的时间随着能量密度和电芯容量是有类似正比的关系，整个热失控传播的速度很难得到抑制

图2 电芯热失控导致的模组热传播的耗费时间

•   电芯热失控所需要的外部能量在减少

如下图所示，我们看待电芯的耐滥用的鲁棒性的角度开始有些转变。从对于电芯来说，原来是要求达到电芯的滥用实验确定安全等级。现在要摸索出在往上注入多少能量，触发热失控事件难易，以对后期各种可能的事故进行比对。

图3 触发注入能量

如下图所示，在电芯、模组和Pack层面，有不同的测试标准来进一步研究和确定电芯层面的一致性，以找到电芯热失控和之后传播的特性。随着电芯本体的安全性向能量密度妥协，这个工作也变得越来越重要。

                             表1 有关热传播的一些实验要求

我们需要来不断地对电芯热失控，在模组里面的特性，还有模组到模组的传播进行研究，最终对于整车的危害做系统性的研究和实验，以找到电动汽车安全的钥匙。如下图所示，在电芯层级，最为重要的工作就是找到重复触发热失控的较好的方法，并在此基础上评价电芯对抗热失控的鲁棒性。

图4 从电芯到整车的热失控的学习和研究

•   电芯的热失控自身的机理缺乏有效的抑制手段

这里有点如何在安全层面协同的问题了，在整个产业需要高能量密度、低成本的电芯的时候，我们需要对安全性进行系统性的思考和寻找对策。如果电芯在我们原有界定的等效滥用实验条件下无法做到不起火不爆炸，那么在整个产品的生命周期内，又如何对整个电池系统进行安全性方面设计，在起火条件和程度上进行抑制。整个热失控的整体效果，与

· 电芯构造   (外壳材料、尺寸形状、化学体系、容量、内部安全机制)

· 热失控的动态反应(泄压阀速度和方向、气体的点燃、内部电解液和物质的喷出) 

· 模组的构造 (电芯间距,周围的物体)

· 模组的构造 (热管理、热容、安全机制、排气设计)

· 外部影响   (环境温度和运行模式)

小结：接下来一段时间，大部分电池安全工程师的主要任务就是在改善和攻克这个问题上面是没有怀疑的。