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黄学杰:锂离子动力电池安全性问题有哪些

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国客车网 发布时间:2016-07-19 浏览:

中国储能网讯:7月16日,2016中国新能源汽车高峰论坛在北京盛大举行。来自政府主管部门、行业权威专家学者、新能源整车企业、新能源主流运营商、投融资机构、新闻媒体,以及近40国一带一路国家代表团成员,共计500余业界精英齐聚一堂。本次高峰论坛以“政策”、“市场”、“运营”为主题,通过深入解读、分享与交流,探讨我国新能源汽车市场化、产业化过程中存在的“顽疾”的解决思路和办法,促进我国新能源汽车产业的可持续发展。

中科院物理所研究员黄学杰博士就“锂离子动力电池安全性问题”做了主题演讲,全文记录如下:

很高兴咱们又在一年一度电动学会,电动汽车工业委员会的会议上聚首。我想讨论安全性的问题,我不想展示照片的,因为我想的话大家都知道电池大了以后会什么样的,也不想展示电池外部的照片,那都是各种圆锥形、软包的等等各种东西。我主要讲内部的东西。

电池里面大家都知道有正负极、有电解液,在电解液跟正负极跟固体电解层,我想说电池为什么会爆炸,什么样的情况下会出问题。仔细看的话,电池的负极是什么碳排放,正极是氧化物或者是磷酸盐,电解液是有机的溶剂,负极是碳材料属于易燃材料,电解液是易燃材料,电池充电就更危险了,电池里面绝大部分,包括膈膜都是可燃物质。到负极储存以后电解液更难,这里面就是说还原性的东西,可燃性的东西很多,因为里面有太多可燃的东西了,这是化学电池的特点。这个里面有还原剂,没有氧化剂,只有灭火也是这个道理,空气隔绝时你这个烧不起来,如果有了氧化剂以后,在做出电池之前,这些材料本身并不是氧化剂,因为这些材料还原状态的。充了电以后就不一样了,变成高价钴会释放燃气。氧化剂、还原剂同时存在一种现象,我们的电池,充完电以后加热到100度非炸不可,氧化剂在高温下发生作用。从这一点来讲的话,要让你汽车爆炸威力减小下来,要做的事情是什么?尽可能减少里面的还原剂的量,提升的话,里面的正极稳定性,在一定范围内不要变成氧化剂,这种情况下才能避免电池出现热池混,氧化剂和还原剂装在盒子里面,混合以后就会触发点。第一步就是泄气,然后是破裂,空气进去了,如果你的电池箱里面没有灭火剂,更多火就起来了。所以这种情况下就知道,所以说对目前电池来讲的话,不同体系的电池,充完电以后跟易燃氧化物在一个盒子里面。

不是说危险就不用,汽油也很危险,分析里面原因是什么?从三个方面解释,材料的选择影响电池的安全性,电池内部结构选择影响电池安全性,第三个是分享。

材料还是讲了一点,这里面的材料,我指的是充完电以后的正极材料跟电解液放在一起,你就会发现如果这是NSN很快就干掉了,这不是一个大的电池,只是把电池里面充完电正极材料做点实验。NSM这是111,如果变成811的话NSM又不一样。材料本身是有区别的,在没有很好的鉴定情况下,要上大车踩个刹车是有必要的。

所以说这里面的话,刚才已经讲了NSM在100多度时候就会出现残氧化性,因为结构分析可以看到,加热100多度就会发生善辩,发生高氧化系统分子氧,从膈膜到电解液,都是可燃物质就会着起来。负极跟电解液的话,碰到空气就着了。

电池结构选择影响电池的安全性,要看温度升的,电池很多种,到底哪一种更合适,圆柱的成本最低,叠片的次之,因为叠片电池适当提升成本,对材料适应性,电池的寿命和安全性,对材料适应性大家可想而知。一旦像做韩国LG的也是这种。

叠片转让方案做对了以后,接着往下走还要考虑材料的性能,国内的主流磷酸铁妣会低一点,有日本公司做钴酸米也这样做,跟播音787飞机做电池,特别重要就是电池的重量的减轻,一定要用里面能量最高材料,就是钴酸米,不是太大的问题。一看这样做出来能量又高,又便宜,卖给播音赚大钱,他忘了,钴酸米跟负极有点邪门,春天时正负极同时膨胀、有时候同时收缩,每循环100次的时候,膨胀跟收缩就形成了巨大的裂变就着火了。材料怎么选择,电池的设计会影响你,最后烧成这个样子。所以安全的话,就是说从电池的来讲的话,不仅仅是刚才的,我们讲制造过程中的问题,制造过程中你的车辆碰撞以后,电池陋了,或者是电池破了,你设计时候也会导致这个问题。

除了单体电池设计之外的话,电池系统也要注意,刚才王主任讲的比较多了,我就不细讲了。讲到设计之后的话,制造的缺陷主要会导致什么,电池内部的短路,外部的可以通过管理来解决。

导致内部混乱因素很多,温厂环境很糟糕,里面粉尘颗粒很多,有一个颗粒落到膈膜上了。还有膈膜你也看不清楚,有的地方是有缺陷的,你的缺陷多个正好接触了。还有外部的损伤会导致内部正负极的接触。

那大家说都是国家的搞的743,都是通过抢险,国家搞的测试单位也搞了,有两个原因,有的原因送的测试电池跟外部电池是两回事。假设大家都是诚实的,有时候外部发生的时候比测试环境更苛刻。在这个基础之上,我们的电池要进行细致分析,做充分的分析。

最近在物理所建立对全球开放的分析平台,最近出了一台,到年底到位,相关设备都到位了。我们要测两个材料的充上电的过程,电解液成分的变化等等,一步一步看清楚,包括你的这种基建的过程的变化。

同时,我们正在建电池到电池包的火灾的高温会产生起火,相应测试模型工作,这些工作跟我们的SEI稳定性有密切的关系。

要做安全性的电池要从设计开始,要尽可能降低可燃物质,降低正极氧化性,材料表面跟电极表面提高稳定性,改变表面SEI的接触。好的设计、正确的设计,优良制造的供应商,系统的保证电池安全性。

原标题:黄学杰:锂离子动力电池安全性问题有哪些

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关键字:锂离子动力电池

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