要做安全性的電池要從設(shè)計(jì)開(kāi)始,要盡可能降低可燃物質(zhì),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(shè)計(jì)、正確的設(shè)計(jì),優(yōu)良制造的供應(yīng)商,系統(tǒng)的保證電池安全性。

2016年7月16日,2016中國(guó)新能源汽車高峰論壇在北京盛大舉行。來(lái)自政府主管部門(mén)、行業(yè)權(quán)威專家學(xué)者、新能源整車企業(yè)、新能源主流運(yùn)營(yíng)商、投融資機(jī)構(gòu)、新聞媒體,以及近40國(guó)一帶一路國(guó)家代表團(tuán)成員,共計(jì)500余業(yè)界精英齊聚一堂。本次高峰論壇以“政策”、“市場(chǎng)”、“運(yùn)營(yíng)”為主題,通過(guò)深入解讀、分享與交流,探討我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中存在的“頑疾”的解決思路和辦法,促進(jìn)我國(guó)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(xué)杰:鋰離子動(dòng)力電池安全性問(wèn)題有哪些

中科院物理所研究員黃學(xué)杰博士就“鋰離子動(dòng)力電池安全性問(wèn)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(dòng)學(xué)會(huì),電動(dòng)汽車工業(yè)委員會(huì)的會(huì)議上聚首。我想討論安全性的問(wèn)題,我不想展示照片的,因?yàn)槲蚁氲脑挻蠹叶贾离姵卮罅艘院髸?huì)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(nèi)部的東西。

電池里面大家都知道有正負(fù)極、有電解液,在電解液跟正負(fù)極跟固體電解層,我想說(shuō)電池為什么會(huì)爆炸,什么樣的情況下會(huì)出問(wèn)題。仔細(xì)看的話,電池的負(fù)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(jī)的溶劑,負(fù)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(xiǎn)了,電池里面絕大部分,包括膈膜都是可燃物質(zhì)。到負(fù)極儲(chǔ)存以后電解液更難,這里面就是說(shuō)還原性的東西,可燃性的東西很多,因?yàn)槔锩嬗刑嗫扇嫉臇|西了,這是化學(xué)電池的特點(diǎn)。這個(gè)里面有還原劑,沒(méi)有氧化劑,只有滅火也是這個(gè)道理,空氣隔絕時(shí)你這個(gè)燒不起來(lái),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?yàn)檫@些材料還原狀態(tài)的。充了電以后就不一樣了,變成高價(jià)鈷會(huì)釋放燃?xì)狻Q趸瘎?、還原劑同時(shí)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(diǎn)來(lái)講的話,要讓你汽車爆炸威力減小下來(lái),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(nèi)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(huì)觸發(fā)點(diǎn)。第一步就是泄氣,然后是破裂,空氣進(jìn)去了,如果你的電池箱里面沒(méi)有滅火劑,更多火就起來(lái)了。所以這種情況下就知道,所以說(shuō)對(duì)目前電池來(lái)講的話,不同體系的電池,充完電以后跟易燃氧化物在一個(gè)盒子里面。

不是說(shuō)危險(xiǎn)就不用,汽油也很危險(xiǎn),分析里面原因是什么?從三個(gè)方面解釋,材料的選擇影響電池的安全性,電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)選擇影響電池安全性,第三個(gè)是分享。

材料還是講了一點(diǎn),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(huì)發(fā)現(xiàn)如果這是NSN很快就干掉了,這不是一個(gè)大的電池,只是把電池里面充完電正極材料做點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。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(méi)有很好的鑒定情況下,要上大車踩個(gè)剎車是有必要的。

所以說(shuō)這里面的話,剛才已經(jīng)講了NSM在100多度時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)殘氧化性,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)分析可以看到,加熱100多度就會(huì)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(zhì)就會(huì)著起來(lái)。負(fù)極跟電解液的話,碰到空氣就著了。

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

中科院研究員黃學(xué)杰:鋰離子動(dòng)力電池安全性問(wèn)題有哪些

電池結(jié)構(gòu)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?yàn)榀B片電池適當(dāng)提升成本,對(duì)材料適應(yīng)性,電池的壽命和安全性,對(duì)材料適應(yīng)性大家可想而知。一旦像做韓國(guó)LG的也是這種。

疊片轉(zhuǎn)讓方案做對(duì)了以后,接著往下走還要考慮材料的性能,國(guó)內(nèi)的主流磷酸鐵妣會(huì)低一點(diǎn),有日本公司做鈷酸米也這樣做,跟播音787飛機(jī)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(wèn)題。一看這樣做出來(lái)能量又高,又便宜,賣給播音賺大錢,他忘了,鈷酸米跟負(fù)極有點(diǎn)邪門(mén),春天時(shí)正負(fù)極同時(shí)膨脹、有時(shí)候同時(shí)收縮,每循環(huán)100次的時(shí)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(shè)計(jì)會(huì)影響你,最后燒成這個(gè)樣子。所以安全的話,就是說(shuō)從電池的來(lái)講的話,不僅僅是剛才的,我們講制造過(guò)程中的問(wèn)題,制造過(guò)程中你的車輛碰撞以后,電池陋了,或者是電池破了,你設(shè)計(jì)時(shí)候也會(huì)導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題。

除了單體電池設(shè)計(jì)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(xì)講了。講到設(shè)計(jì)之后的話,制造的缺陷主要會(huì)導(dǎo)致什么,電池內(nèi)部的短路,外部的可以通過(guò)管理來(lái)解決。

導(dǎo)致內(nèi)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(gè)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(gè)正好接觸了。還有外部的損傷會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部正負(fù)極的接觸。

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