动力电池的工作原理、核心技术突破、安全设计 理念、使用维护要点以及未来发展趋势

《电动未来-动力电池安全与科技探秘系列科普》——动力电池的工作原理、核心技术突破、安全设计

理念、使用维护要点以及未来发展趋势

电池的原理

在电动汽车飞速发展的当下，动力电池作为电动汽车的 “心脏”，对电动汽车的性能、安全与普及起着关键作用。在动力电池中，目前应用最广泛的是锂离子电池，它主要由正极、负极、电解液和隔膜构成。

充电时，锂离子就像一群活泼的小粒子，从正极材料中 “跑” 出来，通过电解液，穿过隔膜这个特殊的 “通道”，游动到负极；同时，电子沿着外部电路从正极流向负极，这个过程将电能转化为化学能储存起来。

而当车辆需要动力，也就是放电时，锂离子又从负极脱出，经电解液游回到正极，电子通过外部电路从负极流向正极，为车辆的电动机提供电能，驱动汽车行驶，实现化学能到电能的转化。

此外，一个完整的动力电池系统，除了电芯，还有电池管理系统。它就像一个 “智能管家”，时刻监控每个电池单元的电压、温度等信息，通过多个采集系统收集数据并上报给核心单元，再根据指令对动力电池进行调节，确保电池稳定运行。

安全设计理念

我国已经建立起了体系的化的标准规范，引领行业从环节中每一个安全隐患出发，从电池单体到整包到控制系统乃至整车，从被动安全到主动防护，以全面提高的安全冗余度，保证用户的电动汽车出行安全。

核心技术突破

近年来，从电池单体，到电池包结构，再到BMS控制系统，每个环节和层级都产生了不小的突破。

电池单体层面，通过提高隔膜耐高温性能和电解质的阻燃性能，从源头扼杀风险。

整包层面，通过在电池单体之间增加隔热墙将火源阻隔，通过高效冷却系统将热量安全的导出。

使用维护要点

对于电动车的日常维护，核心在于“三控一查”：

首先是控电量，避免过度充电和过度放电，在20%-80%之间时，对电池的损伤将达到最小。

其次是控环境，高温天停车别当"铁板烧"，尽量停阴凉处，减少因高温导致的电池热损伤。

接下来是控习惯，避免长时间持续高功率运行，减少大电流放电损伤电池。

最后是勤检查，按照车辆使用手册的规定，定期到专业的 4S 店或维修机构对车辆进行保养。

未来发展趋势

我国今年发布的电动汽车安全标准，强制要求从明年起生产的电动汽车从“黄金五分钟”跃进到“两小时内不起火爆炸”，且新增了撞击测试与300次快充循环后的检测，对整包的结构安全和全寿命周期的可靠性有了更高的保障。

在标准的引领下，行业也在继续进步，且即将达到目标，从被动防护到主动安全，发生进一步的革命。

电芯层面，固态电解质将以其强大的机械结构，抑制不良使用习惯对电池的结构破坏，高达800℃的燃点，将彻底根绝电池的易燃性。

整包层面，全新的热熔材质液冷板，热失控时熔化解体，冷却液直接喷淋，全新的灭火剂直接浸没电芯，用最快的速度带走热量。

BMS层面，电池数据实时上传至云端，同步检测16类故障（如微短路、绝缘失效），根据构建的数据库，对异常参数第一时间触发车辆警告与远程限速，第一时间根绝危险。

能量密度与材料革命决定能跑多远、多快，而安全的设计决定能跑多久。极端的工况是电池的克星与寿命的天敌——但科技正在改写规则，这场无声的能量革命，终将让化石能源成为历史，它将引领我们走出更轻松、更远、更安全的未来！

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：中国汽车工程学会
审核：刘鹏 北京理工大学副教授、中国汽车工程学会汽车大数据应用分会副秘书长
出品：中国科协科普部
联合出品：中国汽车工程学会
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司