鋰離子電池必須要做熱管理嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-23 18:15
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鋰離子電池的熱管理
手機(jī)電池過(guò)熱造成里面的離子液體汽化，在一定的溫度上自燃，變成爆炸品，可見(jiàn)鋰離子電池必須要做熱管理。
徐劍博士分析說(shuō)，先進(jìn)電池材料的研究方向主要有兩個(gè)。一是提升安全性，二是提升電池的能量密度。鋰離子電池是一個(gè)未來(lái)很有前途的，有大機(jī)會(huì)的一個(gè)方向，應(yīng)用領(lǐng)域眾多，因此它的熱管理很重要。
第一個(gè)，是電池冷卻技術(shù)。
鋰離子電池的工作溫度需要維持到15度到35度之間，溫度過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)影響它的性能。為了滿(mǎn)足鋰離子電池的性能和安全需要，目前主要的電動(dòng)汽車(chē)廠(chǎng)家普遍采用先進(jìn)的冷卻技術(shù)來(lái)給電池降溫。
常用的冷卻方法有兩種，一個(gè)是空氣冷卻。比如混合動(dòng)力車(chē)豐田普銳斯、尼桑Leaf，空氣經(jīng)過(guò)冷卻和過(guò)濾之后，被引入電池組的縫隙之間，并且?guī)ё邿崃?，這種方式在一定程度上可以給電池降溫，但是效率不高。
第二種是液體冷卻。比如現(xiàn)在BMW推出來(lái)的i3，Chevy推出來(lái)的Volt和Bolt，Volt是混合動(dòng)力，Bolt是一個(gè)純電動(dòng)，特斯拉的幾款車(chē)Roadster、Model S和Model X的冷卻方式比空氣冷卻的效果好。它需要在電池和電池之間，或者電池底部布置一些給液體流動(dòng)的通道，電池產(chǎn)生的熱量就進(jìn)入這些通道，被里面的液體帶走。根據(jù)液體通道布置的方式不同，冷卻效果和復(fù)雜程度也會(huì)有所不同。
除了這兩種冷卻方式以外，相變材料冷卻也吸引了大量研究者的注意。另外，很多大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)也在開(kāi)發(fā)熱管、微型通道等冷卻技術(shù)。上述車(chē)廠(chǎng)，除了Chevy的Bolt和Volt采用Dana公司的冷卻技術(shù)以外，其他的主要都是根據(jù)自己的電池組機(jī)構(gòu)以及散熱要求自行研發(fā)的，因此冷卻和電池組本身結(jié)合很緊，大多數(shù)都車(chē)廠(chǎng)是自己解決電池組的散熱問(wèn)題。
另一種思路是在電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)上多想辦法。
由于鋰離子電池的安全問(wèn)題主要來(lái)自于電解質(zhì)的易燃性，下面多家行業(yè)的初創(chuàng)公司針對(duì)這個(gè)問(wèn)題提出了不同的解決方案?；旧瞎Τ擅偷拇蠊酒毡椴扇∥?chuàng)新，已經(jīng)有電池組了，就在上面想散熱的辦法。但是對(duì)小企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，大公司微創(chuàng)新不用他們，小公司干脆就更革命性一點(diǎn)，采用顛覆式創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)一個(gè)不易燃的新電池。徐劍博士給大家舉了一些例子。
第一個(gè)公司叫做SEEO，這家公司專(zhuān)門(mén)研究在汽車(chē)當(dāng)中使用的電池，它不同于液態(tài)的電解質(zhì)，而是采用固態(tài)的電解質(zhì)。這種固態(tài)電解質(zhì)不可燃燒，也不揮發(fā)，從而在提高電池性能的同時(shí)，也極大的提高了它的安全性。
第二個(gè)公司叫做Blue Current，研發(fā)一種具有不可燃電解質(zhì)的鋰離子電池。該電解質(zhì)是一種氟代溶劑，具有良好的不可溶性。該公司目前還有一些技術(shù)難題需要攻克，例如如何增加鋰離子在氟代溶劑中的電導(dǎo)率等。
第三個(gè)公司叫做Sakti，也是致力于固態(tài)電池的研發(fā)。固態(tài)電池相比傳統(tǒng)鋰電池，第一是更安全，即使把電池劈成兩半或者放在高溫環(huán)境里，電池也能繼續(xù)工作；第二是電池能量密度更大，目前最好的鋰電池，電池能量密度提升了一倍多，可以達(dá)到每升1100瓦；第三點(diǎn)，價(jià)格更便宜，每千瓦時(shí)大約100美元，遠(yuǎn)低于目前的200到300美元的價(jià)錢(qián)。這種電池一旦啟用，可以把電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程增加一倍以上。
第四個(gè)公司叫做SolidEnergy，2012年創(chuàng)建，它不直接做電池，而是做電池負(fù)極和電解質(zhì)材料的開(kāi)發(fā)，也就是說(shuō)為電池提供原材料。這個(gè)公司的核心技術(shù)是由MIT的華人胡啟朝博士——2012年的福布斯的30位30歲以下杰出科學(xué)家之一和另一個(gè)教授Prof.Sadoway——2012年《時(shí)代周刊》世界最有影響力的100人之一一起研究的，叫固體聚合物離子液鋰金屬電池材料。
在相同體積下，該公司的電池容量可以達(dá)到傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍，而成本只有后者的80%，成本更低，容量更大。2016年1月，該公司獲得了上汽集團(tuán)、美國(guó)通用汽車(chē)、美國(guó)應(yīng)用材料公司Applied Materials總共1200萬(wàn)美金的B輪戰(zhàn)略投資。
