1.系統(tǒng)級(jí)危害
作為純電動(dòng)汽車的唯一能量來源和混合動(dòng)力汽車的重要能量來源，動(dòng)力電池系統(tǒng)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(yán)重危害。
動(dòng)力電池系統(tǒng)的定義：是一個(gè)能量存儲(chǔ)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(guān)的電氣和結(jié)構(gòu)組件。
動(dòng)力電池系統(tǒng)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(chǎn)生巨大破壞力。
能量非正常釋放的表現(xiàn)形式：
①、電能釋放(電擊)
②、化學(xué)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(gè)基本因素。因此，燃燒和爆炸就其本質(zhì)來說是相同的，而它們的主要區(qū)別在于氧化反應(yīng)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(chǎn)生的破壞力也越大。在有限的空間里產(chǎn)生急速燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，就會(huì)發(fā)生爆炸。
燃燒：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能等
爆炸：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能，并伴有巨大的機(jī)械能
動(dòng)力電池系統(tǒng)的電特性：
①、輸出電壓通常高達(dá)300v以上(直流60v以上為非安全電壓)
②、存儲(chǔ)的能量達(dá)到kwh級(jí)別(1kwh=3.6mj)
動(dòng)力電池系統(tǒng)的化學(xué)特性：
①、電池單體中的電解液和系統(tǒng)中的塑料部件是可燃物，金屬鋁在高溫下也會(huì)燃燒
②、電池單體中的正負(fù)極材料是氧化劑
③、電池單體中的放熱副反應(yīng)會(huì)引起溫度快速上升，成為火源
動(dòng)力電池系統(tǒng)的機(jī)械特性：
①、為了防水防塵，呈空間密閉狀態(tài)
②、為了經(jīng)受強(qiáng)烈的機(jī)械載荷，殼體材料具有足夠的強(qiáng)度
2.電擊分析
動(dòng)力電池系統(tǒng)為非安全電壓的直流電系統(tǒng)，所造成的電擊危害為人體直流觸電。
構(gòu)成直流觸電的基本要素：
①電壓等級(jí)超過安全電壓標(biāo)準(zhǔn)(直流60v)
②存儲(chǔ)的電荷達(dá)到一定能量等級(jí)(幾百焦耳的電能足以致命)
③人體與高壓直流電的兩級(jí)構(gòu)成放電回路
直流觸電發(fā)生的必要條件是帶電物體的正負(fù)極必須與人體構(gòu)成放電回路，直流觸電的發(fā)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(gòu)成放電回路。
導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生觸電的可能原因：
①外殼或高壓端口的接觸防護(hù)失效，人體同時(shí)接觸到兩個(gè)裸露的電極，構(gòu)成放電回路
②正負(fù)極與殼體的絕緣都失效，動(dòng)力電池系統(tǒng)的外殼不同部位帶電且電位不等(電位差大于60v)，人體同時(shí)接觸到這兩個(gè)帶電部位，構(gòu)成放電回路
第一種情況的發(fā)生概率和危害要高于第二種情況，如安裝、拆卸、維護(hù)、充電時(shí)均有可能發(fā)生，第二種情況一般可以通過等電位的方式來做附加防護(hù)。
3.燃燒和爆炸分析
相對(duì)于電擊而言，燃燒和爆炸是動(dòng)力電池系統(tǒng)最為常見的危害表現(xiàn)形式，造成的影響更為嚴(yán)重。
導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生燃燒或爆炸的可能原因：
①電芯的放熱副反應(yīng)導(dǎo)致熱失控，引燃電解液、隔離膜和其他可燃物質(zhì)
②局部連接阻抗過大，導(dǎo)致溫度上升，達(dá)到著火點(diǎn)溫度，引燃動(dòng)力電池包內(nèi)部的可燃物質(zhì)
③動(dòng)力電池包外部發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致動(dòng)力電池包溫度持續(xù)上升，達(dá)到著火點(diǎn)溫度，引燃內(nèi)部的可燃物質(zhì)
針對(duì)電動(dòng)汽車的使用情況而言，第一種情況的發(fā)生概率最高，危害最大。電芯的放熱副反應(yīng)導(dǎo)致熱失控，是動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生燃燒或爆炸的主要原因。
鋰離子電池內(nèi)部主要放熱反應(yīng)有：
①sei膜的分解(90~120℃)；
②負(fù)極與電解液的反應(yīng)(120℃以上)；
③電解液分解(200℃左右)；
④正極與電解液的反應(yīng)，伴隨正極分解，析出氧氣(180~500℃)；
⑤負(fù)極與粘結(jié)劑的反應(yīng)(240℃以上)等。
電芯熱失控(燃燒，爆炸)的原因：電芯內(nèi)部的放熱副反應(yīng)導(dǎo)致熱量累積，電芯對(duì)外熱交換的速率小于熱量累積速率，溫度持續(xù)升高，直至達(dá)到著火點(diǎn)溫度，引起燃燒和爆炸。
電芯內(nèi)部的熱過程遵循熱量平衡：
qp=qe+qa
qp—電芯內(nèi)部各種副反應(yīng)產(chǎn)生的熱量
qe—電芯與環(huán)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(fù)值或零，電芯內(nèi)部溫度不會(huì)上升，不會(huì)產(chǎn)生熱失控
如果qe<qp，則qa為正值，電芯內(nèi)部溫度持續(xù)上升，直至熱失控(200~300℃)
避免電芯熱失控的措施：
①采取保護(hù)措施，降低外部觸發(fā)因素發(fā)生概率(過充、過熱、短路、擠壓、穿刺等)；
②阻斷放熱副反應(yīng)的正反饋過程，如增加保險(xiǎn)絲，或在正負(fù)極材料與集流體之間增加ptc材料；
③降低放熱副反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，如選擇磷酸鐵鋰正極材料、改變電解液的有機(jī)溶劑成分等；
④提高著火點(diǎn)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，如采用高效的液冷設(shè)計(jì)方案等。