摘要：新能源汽车作为绿色产业的重要组成部分，具有良好的发展机遇。而具有更高的能量密度和能量转换效率、更长的使用寿命、更短的充电时间等已成为新能源汽车动力电池的必备特性。但电池能量密度、充放电倍率等性能的提高，使电池的安全隐患也在不断增加。而电池的热失控会造成电池过热、起火等，使电池无法正常使用，造成电池材料与能源的高度浪费。文中从电池制造工艺出发，分析各工序中易导致电池产生热失控风险的相关因素，探讨降低电池热失控风险的工艺优化策略，以实现电池材料和能源的高效利用。
关键词：锂离子电池；热失控；制造工艺
动力电池安全问题日益引起广泛关注，动力电池热失控事故因其突发性强、破坏性大、防控难度高等特点，已成为制约新能源汽车推广应用的重要因素。热失控一旦发生，往往会导致连锁反应，造成严重的安全隐患。目前，国内外对动力电池热失控的研究主要集中在单一检测方法或局部防护措施上，缺乏系统性的解决方案。为保障新能源汽车安全运行，需开发精准可靠的检测技术和高效协同的防护系统，建立完整的热失控防控体系。
一、汽车动力电池组充电工作机理及热失控风险
动力电池组的核心是由多个单体电池串并联而成，每个单体电池本质上是一种电化学储能装置，在充电过程中，通过外接电源将电能转化为化学能并存储在电池内部。具体来说，电池正负极各自浸没在电解液中，它们之间存在电位差。当外接电源时，正极将吸引电解液中的阴离子，发生还原反应，负极则吸引阳离子，发生氧化反应。通过上述两个半反应，电池正负极就分别富集和损失电子，从而形成电荷存储，即化学能的形式，同时这个过程还涉及离子在电解液中的迁移和扩散，以维持电化学反应的持续进行。在电池组层面，为了实现能量密度最大化和电压匹配要求，需要将大量单体电池并联成簇，再把多个簇串联组成整个动力电池组。由于存在工艺差异和使用环境差异，单体电池之间很容易出现不平衡现象，进而导致总电压分布不均，影响整组充电效率。因此，需要制定恰当的均衡策略对单体进行调节。电池在充放电循环过程中，内部会伴随着热量的释放和积累，这是由于电化学反应的不可逆性和电阻效应所致。当电池温度超过一定阈值后，就可能引发一系列热失控风险。高温会加速电解液分解，产生可燃气体如氢气，导致电池膨胀破裂。
二、电池制造工艺优化策略
（一）前段工序优化策略。针对大颗粒、杂质金属、粉尘、极片龟裂掉料、极片面密度、毛刺等问题进行工艺优化，从而降低热失控风险和电池自放电率，提高材料及能源利用效率。配料工序使浆料的搅拌转速与搅拌时间相匹配，避免出现团聚的大颗粒。在浆料发往涂布车间前，对浆料进行过筛，并通过磁性过滤装置去除浆料中的金属铁等磁性杂质；控制车间粉尘度，合理安排加料和出料时间，避免边加料边出料，导致粉尘进入出货的浆料中；涂布过程中的烘干箱温度梯度的优化设置对改善极片龟裂、脱落现象效果明显，极片刚进入烘干箱时，溶剂蒸发速度较快，此时不应设置太高温度，随着表层溶剂挥发后，剩余的内部溶剂的挥发速度较低，此时应提高温度，以使内部残余溶剂彻底挥发；严格监控极片厚度，设置合理的取样检测频次，确保极片面密度的均匀性。
（二）后段工序优化策略。通过合理控制工艺温度、电流、电压等，实现预期的效果。化成时，小电流会生成较为稳定且致密的SEI膜，但SEI膜过于致密会影响反应过程中锂离子的传输阻力；大电流会生成较为疏松的SEI膜，但会使电池的不可逆容量增加。因此，可以采用“阶梯式”的充电方式，小电流、大电流搭配控制电池，形成稳定的SEI膜。分容时，通过多参数和动态分容相结合的方式，对电池进行充放电试验，进而达到精度高、一致性高的分容效果。
（三）改进电极材料。锂离子电池的电极材料有很多种类，主要是磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元材料。电池的性能主要取决于电极材料和电池电解质的性质。电池生产出来后，电极材料就会固定不变了，改进电极材料可以有效提升动力电池的耐过充性，材料的改进主要通过表面涂层来实现。目前涂层的材料主要是添加钴、铝和铜等离子。在电池的正极掺杂含有铝离子涂层是最常用的一种方法，还可以通过钨含铜、镍、锰和镁离子等材料防止动力电池过充及热失控。负极材料的改进，主要是改善粘结剂，粘度不一样则耐过充属性不同。在正极材料上，科研人员研究用锰酸锂、三元材料等替代钴酸锂，显著提高了电化学性能和安全性，同时增强了电池的能量密度和循环寿命。负极材料中，硅替代了石墨，大大提升了充放电速度和能量密度。
三、结束语
动力电池热失控问题的防控是新能源汽车产业安全发展的关键环节。本文从电池制造工艺出发，系统分析了前段与后段工序中影响热失控风险的核心因素，并提出工艺优化与材料改进策略，包括浆料制备、极片涂布、化成工艺的精细化控制，以及电极材料的创新涂层与成分设计。通过多维度协同优化，不仅可显著提升电池的安全性和一致性，还能实现材料与能源的高效利用，为动力电池全生命周期的可靠性提供保障。未来，随着制造工艺的持续革新和材料体系的突破，动力电池热失控防控体系将进一步完善，推动新能源汽车产业向更安全、更高效的方向发展。
参考文献：
[1]黄阔,李倩,王绪.新能源汽车动力电池热失控机理及防治对策研究[J].汽车测试报告,2024(13):41-43.
[2]许磊,郑伟,赵兵.车用动力电池存储中热失控预警防控技术研究[J].消防科学与技术,2024,43(05):743-749.
作者单位：万向一二三股份公司