鉅大LARGE | 點擊量：398次 | 2022年11月17日
鋰離子動力鋰電池安全性問題有什么
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(quán)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(gòu)、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(nèi)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(zhì)。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(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(nèi)部結(jié)構(gòu)選擇影響電池安全性，第三個是分享。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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(jié)構(gòu)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(zhì)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。
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，因為疊片電池適當提升成本，對材料適應(yīng)性，電池的壽命和安全性，對材料適應(yīng)性大家可想而知。一旦像做韓國LG的也是這種。
疊片轉(zhuǎn)讓方案做對了以后，接著往下走還要考慮材料的性能，國內(nèi)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(shè)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(shè)計時候也會導致這個問題。
除了單體電池設(shè)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(shè)計之后的話，制造的缺陷主要會導致什么，電池內(nèi)部的短路，外部的可以通過管理來解決。
導致內(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(nèi)部正負極的接觸。
那大家說都是國家的搞的743，都是通過搶險，國家搞的測試單位也搞了，有兩個原因，有的原因送的測試電池跟外部電池是兩回事。假設(shè)大家都是誠實的，有時候外部發(fā)生的時候比測試環(huán)境更苛刻。在這個基礎(chǔ)之上，我們的電池要進行細致分析，做充分的分析。
最近在物理所建立對全球開放的分析平臺，最近出了一臺，到年底到位，相關(guān)設(shè)備都到位了。我們要測兩個材料的充上電的過程，電解液成分的變化等等，一步一步看清楚，包括你的這種基建的過程的變化。
同時，我們正在建電池到電池包的火災(zāi)的高溫會產(chǎn)生起火，相應(yīng)測試模型工作，這些工作跟我們的SEI穩(wěn)定性有密切的關(guān)系。
要做安全性的電池要從設(shè)計開始，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、正確的設(shè)計，優(yōu)良制造的供應(yīng)商，系統(tǒng)的保證電池安全性。
