要做安全性的電池要從設計開始,要盡可能降低可燃物質,降低正極氧化性,材料表面跟電極表面提高穩(wěn)定性,改變表面SEI的接觸。好的設計、正確的設計,優(yōu)良制造的供應商,系統(tǒng)的保證電池安全性。

2016年7月16日,2016中國新能源汽車高峰論壇在北京盛大舉行。來自政府主管部門、行業(yè)權威專家學者、新能源整車企業(yè)、新能源主流運營商、投融資機構、新聞媒體,以及近40國一帶一路國家代表團成員,共計500余業(yè)界精英齊聚一堂。本次高峰論壇以“政策”、“市場”、“運營”為主題,通過深入解讀、分享與交流,探討我國新能源汽車市場化、產(chǎn)業(yè)化過程中存在的“頑疾”的解決思路和辦法,促進我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

中科院研究員黃學杰:鋰離子動力電池安全性問題有哪些

中科院物理所研究員黃學杰博士就“鋰離子動力電池安全性問題”做了主題演講,全文記錄如下:

很高興咱們又在一年一度電動學會,電動汽車工業(yè)委員會的會議上聚首。我想討論安全性的問題,我不想展示照片的,因為我想的話大家都知道電池大了以后會什么樣的,也不想展示電池外部的照片,那都是各種圓錐形、軟包的等等各種東西。我主要講內部的東西。

電池里面大家都知道有正負極、有電解液,在電解液跟正負極跟固體電解層,我想說電池為什么會爆炸,什么樣的情況下會出問題。仔細看的話,電池的負極是什么碳排放,正極是氧化物或者是磷酸鹽,電解液是有機的溶劑,負極是碳材料屬于易燃材料,電解液是易燃材料,電池充電就更危險了,電池里面絕大部分,包括膈膜都是可燃物質。到負極儲存以后電解液更難,這里面就是說還原性的東西,可燃性的東西很多,因為里面有太多可燃的東西了,這是化學電池的特點。這個里面有還原劑,沒有氧化劑,只有滅火也是這個道理,空氣隔絕時你這個燒不起來,如果有了氧化劑以后,在做出電池之前,這些材料本身并不是氧化劑,因為這些材料還原狀態(tài)的。充了電以后就不一樣了,變成高價鈷會釋放燃氣。氧化劑、還原劑同時存在一種現(xiàn)象,我們的電池,充完電以后加熱到100度非炸不可,氧化劑在高溫下發(fā)生作用。從這一點來講的話,要讓你汽車爆炸威力減小下來,要做的事情是什么?盡可能減少里面的還原劑的量,提升的話,里面的正極穩(wěn)定性,在一定范圍內不要變成氧化劑,這種情況下才能避免電池出現(xiàn)熱池混,氧化劑和還原劑裝在盒子里面,混合以后就會觸發(fā)點。第一步就是泄氣,然后是破裂,空氣進去了,如果你的電池箱里面沒有滅火劑,更多火就起來了。所以這種情況下就知道,所以說對目前電池來講的話,不同體系的電池,充完電以后跟易燃氧化物在一個盒子里面。

不是說危險就不用,汽油也很危險,分析里面原因是什么?從三個方面解釋,材料的選擇影響電池的安全性,電池內部結構選擇影響電池安全性,第三個是分享。

材料還是講了一點,這里面的材料,我指的是充完電以后的正極材料跟電解液放在一起,你就會發(fā)現(xiàn)如果這是NSN很快就干掉了,這不是一個大的電池,只是把電池里面充完電正極材料做點實驗。NSM這是111,如果變成811的話NSM又不一樣。材料本身是有區(qū)別的,在沒有很好的鑒定情況下,要上大車踩個剎車是有必要的。

所以說這里面的話,剛才已經(jīng)講了NSM在100多度時候就會出現(xiàn)殘氧化性,因為結構分析可以看到,加熱100多度就會發(fā)生善辯,發(fā)生高氧化系統(tǒng)分子氧,從膈膜到電解液,都是可燃物質就會著起來。負極跟電解液的話,碰到空氣就著了。

還有其他的問題,用磷酸解也不是不太安全的材料,在100度左右開始分解,100度以上分解更快,未來需要鹽要變得穩(wěn)定起來。

中科院研究員黃學杰:鋰離子動力電池安全性問題有哪些

電池結構選擇影響電池的安全性,要看溫度升的,電池很多種,到底哪一種更合適,圓柱的成本最低,疊片的次之,因為疊片電池適當提升成本,對材料適應性,電池的壽命和安全性,對材料適應性大家可想而知。一旦像做韓國LG的也是這種。

疊片轉讓方案做對了以后,接著往下走還要考慮材料的性能,國內的主流磷酸鐵妣會低一點,有日本公司做鈷酸米也這樣做,跟播音787飛機做電池,特別重要就是電池的重量的減輕,一定要用里面能量最高材料,就是鈷酸米,不是太大的問題。一看這樣做出來能量又高,又便宜,賣給播音賺大錢,他忘了,鈷酸米跟負極有點邪門,春天時正負極同時膨脹、有時候同時收縮,每循環(huán)100次的時候,膨脹跟收縮就形成了巨大的裂變就著火了。材料怎么選擇,電池的設計會影響你,最后燒成這個樣子。所以安全的話,就是說從電池的來講的話,不僅僅是剛才的,我們講制造過程中的問題,制造過程中你的車輛碰撞以后,電池陋了,或者是電池破了,你設計時候也會導致這個問題。

除了單體電池設計之外的話,電池系統(tǒng)也要注意,剛才王主任講的比較多了,我就不細講了。講到設計之后的話,制造的缺陷主要會導致什么,電池內部的短路,外部的可以通過管理來解決。

導致內部混亂因素很多,溫廠環(huán)境很糟糕,里面粉塵顆粒很多,有一個顆粒落到膈膜上了。還有膈膜你也看不清楚,有的地方是有缺陷的,你的缺陷多個正好接觸了。還有外部的損傷會導致內部正負極的接觸。

[責任編輯:張倩]

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