摘 要：隨著新能源電池的發(fā)展，其安全形勢也面臨著越來越嚴(yán)峻的考驗。文章運用層次分析法，根據(jù)前期研究，將安全風(fēng)險分為5個一級指標(biāo)和22個二級指標(biāo)，計算其風(fēng)險矩陣，得到相應(yīng)權(quán)重，并進行風(fēng)險分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前面臨的主要安全風(fēng)險為生產(chǎn)設(shè)備安全性、安全意識、人員技術(shù)水平等。

關(guān)鍵詞：新能源 電池 層次分析法 安全風(fēng)險

1 緒論

黨的二十大以來，溫州市根據(jù)國家以及浙江省要求，將新能源電池制造發(fā)展作為新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向[1-2]。鋰電池在新能源電池中占據(jù)主導(dǎo)地位，規(guī)模占比達(dá)九成以上。由于鋰電池具有功率大，能量密度高等特點，發(fā)生安全問題的危險較大[3]，2024年1-5月，電動自行車引起的火災(zāi)事故達(dá)到10051起，死亡35人，并且近三年相關(guān)火災(zāi)以年均20%左右的速度增長[4]。因此，針對鋰電池安全風(fēng)險進行研究刻不容緩。

鋰電池安全性研究一直是國內(nèi)外的研究熱點。Rosewater等人通過對電池擠壓、電弧、熱危害等情況進行風(fēng)險分析，為電池系統(tǒng)設(shè)計提供建議，提高電池生產(chǎn)安全性[5]。Peter Simpa等人對電池儲存系統(tǒng)中的電池風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險進行分析，并提出相應(yīng)的解決策略[6]。鄧晶晶等人對市場抽查的60批次18650及26650型鋰電池進行安全分析，發(fā)現(xiàn)存在電池工藝缺陷、未嚴(yán)格執(zhí)行鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)等問題[7]。趙麗香等人通過分析國內(nèi)外鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)不同國家或地區(qū)的安全標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，而目前標(biāo)準(zhǔn)存在的共性問題是缺乏對鋰電池全生命周期安全性考核、缺少鋰離子電池及系統(tǒng)安全等級評價標(biāo)準(zhǔn)等問題[8]。

綜上所述，新能源電池產(chǎn)業(yè)安全性是影響新能源高質(zhì)量發(fā)展的重要因素，且不同地區(qū)存在的問題也不同。本文以溫州地區(qū)為例，通過調(diào)研分析，確定影響溫州地區(qū)新能源電池產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展的因素，并運用層次分析法對安全風(fēng)險進行分析。

2 新能源電池產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險指標(biāo)

通過對溫州新能源電池企業(yè)進行走訪調(diào)查及參考國內(nèi)相關(guān)學(xué)者的前期研究[9]，確定安全風(fēng)險指標(biāo)。其中，一級風(fēng)險指標(biāo)分別為人員因素、機器因素、電池因素、管理因素、環(huán)境因素。人員因素中的二級風(fēng)險指標(biāo)為人員技術(shù)水平、安全意識、意外行為（跌落、沖擊、擠壓等）；機器因素中的二級風(fēng)險指標(biāo)為生產(chǎn)設(shè)備安全性、運輸設(shè)備安全性、充放電設(shè)備安全性、消防器材及設(shè)備健全、回收利用設(shè)備安全性；電池因素中的二級風(fēng)險指標(biāo)為設(shè)計缺陷、電池材料危險性、循環(huán)壽命限制、安全性保護；管理因素中的二級風(fēng)險指標(biāo)為電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)合法性（證書、有效性）、安全規(guī)范、應(yīng)急管理體系、安全培訓(xùn)教育、監(jiān)督監(jiān)管體系、電池回收利用制度；環(huán)境因素的二級風(fēng)險指標(biāo)為環(huán)境溫度和濕度、空氣質(zhì)量（灰塵及腐蝕性氣體）、電池混放。

3 層次分析法

層次分析法，能使專家聚焦指標(biāo)之前的重要程度對比，有效降低主觀因素的影響，進而極大提高指標(biāo)權(quán)重的相對有效性和準(zhǔn)確度。層次分析法分析研究過程如下：

（1）建立指標(biāo)評價體系：將影響因素分層，并構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型；

（2）構(gòu)建比較判斷矩陣：針對層次結(jié)構(gòu)模型中的每一層指標(biāo)之間的“相對重要性”使用1-9標(biāo)度方法進行判斷和比較，如表1所示，按照規(guī)則數(shù)字化，形成判斷矩陣。

通過評價指標(biāo)之間的相互比較，構(gòu)造出判斷矩陣，如式1所示。

（1）

其中aij代表兩個指標(biāo)之間的重要性關(guān)聯(lián)。

矩陣A的判斷條件為：aijgt;0；aji=；aii=1。

（3）求解特征向量和最大特征值：本文采用“和積法”計算權(quán)重向量和特征根λmax，具體計算步驟如下。

對判斷矩陣A的每一列元素作歸一化處理：

i=1，2，–––n; j=1，2，–––n" " " " " " （2）

將每一列經(jīng)歸一化處理后的判斷矩陣按列相加：

i=1，2，–––n" " " " " " " " " " " " " " （3）

對向量歸一化處理：

i=1，2，–––n;" " " " " " " " " " " " " （4）

計算矩陣A的最大特征值：λmax=

i=1，2，–––n" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （5）

（4）計算判斷矩陣的一致性檢驗以及指標(biāo)權(quán)重的計算

（6）

根據(jù)

（7）

同時，根據(jù)數(shù)學(xué)公式取值表，如表2所示，查詢RI的取值。

依據(jù)上述數(shù)值進行判斷。當(dāng)CRlt;0.1，可認(rèn)為矩陣A的一致性檢驗可以通過；若CRgt;0.1，需要對判斷矩陣A進行調(diào)整，直到檢驗通過，此時特征向量的近似解即為各個因素的權(quán)重系數(shù)。

4 新能源電池安全風(fēng)險指標(biāo)體系評價

本文采取調(diào)查問卷形式邀請專家對所列指標(biāo)進行分析評價。在比較兩個指標(biāo)間重要性時，重點考慮因素是“電池對人員傷害”。問卷采用匿名方式，采用加權(quán)平均計算確定數(shù)值。共發(fā)送問卷20份，實際回收20份，有效問卷16份，回收率100％，問卷有效性為80%。同時，借助“Yaahp軟件”對相關(guān)指標(biāo)輔助計算。

4.1 一級風(fēng)險指標(biāo)分析

基于問卷調(diào)查結(jié)果，構(gòu)建一級風(fēng)險指標(biāo)風(fēng)險矩陣。

通過矩陣計算，得到最大特征值λmax=

5.4265，根據(jù)式6、式7及表2，得到CR=

0.0952＜0.1，因此一致性檢驗通過，一級風(fēng)險指標(biāo)中各特征向量的值，即權(quán)重值如表3所示，Wi=（0.2909，0.3126，0.1192，0.2170，

0.0603）。從權(quán)重值大小可以看出，在新能源電池產(chǎn)業(yè)中，機器因素對于安全的影響最大；人員因素的影響次之，所以需要加強對人員的控制；管理因素的權(quán)重也相對較高，因此需要加強管理指標(biāo)的控制；電池因素和環(huán)境因素相對較小，但由于該因素影響往往需要長時間影響才會顯現(xiàn)出問題，因此也需注意其影響。

4.2 二級風(fēng)險指標(biāo)分析

基于問卷調(diào)查結(jié)果，構(gòu)建二級風(fēng)險指標(biāo)風(fēng)險矩陣。

通過矩陣計算，得到最大特征值λmax=

3.0291，根據(jù)式6、式7及表2，得到CR=

0.0279＜0.1，因此一致性檢驗通過，一級風(fēng)險指標(biāo)中各特征向量的值，即權(quán)重值如表4所示，Wi=（0.4054，0.4806，0.1140）。從權(quán)重值大小可以看出，在人員因素中，安全意識對安全的影響最大，反映了人的主觀意識對安全的重要影響；人員技術(shù)水平對安全的影響也非常大，反映了技術(shù)水平對安全的重要影響；意外行為對安全的影響相對較小，但也需注意。

通過矩陣計算，得到最大特征值λmax=

5.4153，根據(jù)式6、式7及表2，得到CR=

0.0927＜0.1，因此一致性檢驗通過，一級風(fēng)險指標(biāo)中各特征向量的值，即權(quán)重值如表5所示，Wi=（0.4054，0.4806，0.1140）。從權(quán)重值大小可以看出，在機器因素中，生產(chǎn)設(shè)備安全性對安全水平的影響最大，因此需要進行高標(biāo)準(zhǔn)的檢查維護；其次是運輸設(shè)備的安全性，需要通過對運輸設(shè)備進行檢查避免運輸過程中因意外情況導(dǎo)致危險；充放電設(shè)備和消防器材對安全水平的影響也比較大，發(fā)生意外事故需要利用設(shè)備進行應(yīng)急處置；回收利用設(shè)備安全性對安全也有一定的影響。

通過矩陣計算，得到最大特征值λmax=

4.0458，根據(jù)式6、式7及表2，得到CR=

0.0172＜0.1，因此一致性檢驗通過，一級風(fēng)險指標(biāo)中各特征向量的值，即權(quán)重值如表6所示，Wi=（0.4486，0.1258，0.2879，0.1377）。從權(quán)重值大小可以看出，在電池因素中，設(shè)計缺陷對電池安全水平的影響最大，因此在電池設(shè)計階段需要特別注意，進行多次論證研究；循環(huán)壽命限制對安全水平的影響次之，所以需要對電池循環(huán)狀態(tài)加以監(jiān)控；電池材料和安全性保護對安全水平也有較大的影響，因此需要采取多種保護措施，提高電池過程性保護水平。

通過矩陣計算，得到最大特征值λmax=

7.7612，根據(jù)式6、式7及表2，得到CR=

0.0933＜0.1，因此一致性檢驗通過，一級風(fēng)險指標(biāo)中各特征向量的值，權(quán)重如表7所示，Wi=（0.2179，0.3486，0.1945，0.0652，0.0526，0.0847，0.0366）。從權(quán)重值大小可以看出，在管理因素中，生產(chǎn)合法性對安全性的影響最大，因此需要相關(guān)部門嚴(yán)格監(jiān)控企業(yè)合法生產(chǎn)；電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)范對安全性的影響次之，需要企業(yè)嚴(yán)格合規(guī)進行生產(chǎn)和運輸?shù)?；監(jiān)督監(jiān)管體系、應(yīng)急管理體系和安全培訓(xùn)教育對安全性的影響也較大，因此需要將監(jiān)督管理及培訓(xùn)體系健全并且落實；電池回收利用制度對安全發(fā)展也有一定的影響，需要不斷完善處理制度。

通過矩陣計算，得到最大特征值λmax=

3.0649，根據(jù)式6、式7及表2，得到CR=

0.0624＜0.1，因此一致性檢驗通過，一級風(fēng)險指標(biāo)中各特征向量的值，權(quán)重如表8所示，Wi=（0.1884，0.0810，0.7306）。從權(quán)重值大小可以看出，在環(huán)境因素中，電池混放對電池安全性的影響非常大，因此需要在電池擺放方面十分注意；環(huán)境溫度和濕度對安全的影響也比較大，需要重視電池存放環(huán)境；空氣質(zhì)量，如灰塵和腐蝕性氣體也會一定程度的影響電池安全。

通過上述風(fēng)險矩陣計算，得到一級風(fēng)險指標(biāo)和一級風(fēng)險指標(biāo)下的二級風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重，最終得到各二級風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重，如表9所示。

權(quán)重越大，對電池產(chǎn)業(yè)安全的影響越大。其中權(quán)重大于0.1的為生產(chǎn)設(shè)備安全性、安全意識、人員技術(shù)水平，說明當(dāng)前新能源電池產(chǎn)業(yè)中，設(shè)備問題是導(dǎo)致風(fēng)險的最重要原因，需要嚴(yán)格對電池設(shè)備進行檢修，而人的安全意識及技術(shù)水平也是影響安全的高危因素，需要通過周期性的培訓(xùn)降低此風(fēng)險。權(quán)重在0.05-0.1之間的為生產(chǎn)合法性、運輸設(shè)備安全性、設(shè)計缺陷，說明當(dāng)前新能源電池產(chǎn)業(yè)中，需要重視電池生產(chǎn)相關(guān)企業(yè)的認(rèn)證，保證電池材料合規(guī)，運輸設(shè)備需要做好安全防護，電池設(shè)計需要嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；權(quán)重在0.01-0.05之間的為消防器材及設(shè)備安全性、電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、電池混放等，該范圍內(nèi)涵蓋風(fēng)險指標(biāo)14項，權(quán)重和為0.3962，因此這些風(fēng)險指標(biāo)不可忽略，需要企業(yè)和政府部門從法規(guī)、監(jiān)督、管理等方面通力合作，降低風(fēng)險；權(quán)重小于0.01的為電池回收利用制度、空氣質(zhì)量，目前新能源電池的焦點主要聚焦在生產(chǎn)和使用，因此回收階段缺乏一定的關(guān)注度，但將來對電池產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展的影響必定越來越大，同時電池使用環(huán)境會影響電池循環(huán)壽命，因此也是不可忽略的安全風(fēng)險因素。

5 總結(jié)

隨著新能源電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其安全形勢也越來越嚴(yán)峻。本文基于層次分析法，針對新能源電池產(chǎn)業(yè)安全的5個一級風(fēng)險指標(biāo)、22個二級風(fēng)險指標(biāo)進行風(fēng)險分析，運用風(fēng)險矩陣計算其權(quán)重，發(fā)現(xiàn)一級風(fēng)險指標(biāo)中，機器因素對于安全的影響最大，因此需要加強對機器設(shè)備的檢查維護；人員因素的影響次之，所以需要加強對人員的控制；管理因素的權(quán)重也相對較高，因此需要加強管理指標(biāo)的控制；電池因素和環(huán)境因素相對較小，但也需注意其影響。在二級風(fēng)險指標(biāo)中，生產(chǎn)設(shè)備安全性、安全意識、人員技術(shù)水平，說明當(dāng)前新能源電池產(chǎn)業(yè)中，除機器設(shè)備問題外，人的安全意識及技術(shù)水平也是影響安全的高危因素，需要通過周期性的培訓(xùn)降低此風(fēng)險。同時，安全管理的制度和規(guī)范對新能源電池產(chǎn)業(yè)的安全影響非常廣泛，因此需要不斷完善。

基金項目：溫州市哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃課題成果項目（23WSK223YBM）：溫州市新能源電池產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險評價研究。

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