最近電動(dòng)車燒的有點(diǎn)猛,各個(gè)院士、專家、學(xué)者們也紛紛開始對(duì)安全性進(jìn)行了專門的探討,也得出了一些方向性的建議和指導(dǎo)。本系列將從動(dòng)力電池的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等過程一一分析影響電池安全的各個(gè)因素,希望能起到拋轉(zhuǎn)引玉的一個(gè)目的,畢竟,電動(dòng)汽車的安全性是一個(gè)系統(tǒng)的工程,并不能一蹴而就。本文將從動(dòng)力電池的原材料開始,對(duì)動(dòng)力電池的安全性進(jìn)行一一的分析,希望能引起大家的共鳴。

1、正極材料

雜質(zhì)含量:雜質(zhì)含量包含金屬和非金屬,雜質(zhì)越多,自放電的可能性會(huì)越大,如果顆粒過大,隨著電池的使用,此顆粒有可能會(huì)越來(lái)越大,最終導(dǎo)致電池的短路,因而不管是正極材料廠家還是電池廠,都會(huì)采取一定的措施去控制原材料的雜質(zhì)含量,例如燒結(jié)設(shè)備的選擇,從金屬更換為非金屬,制作完成時(shí)也會(huì)有除雜的過程;在電池廠時(shí)也會(huì)有相關(guān)的檢測(cè)手段和設(shè)備,使用時(shí)也得嚴(yán)格控制環(huán)境的粉塵等級(jí)等等,都是有效的防止雜質(zhì)含量提高的手段;

磁性物質(zhì)含量:主要是金屬雜質(zhì)中具有磁性的物質(zhì),這些物質(zhì)如果含量過高,在使用過程中會(huì)形成一個(gè)個(gè)的活性位點(diǎn),不斷的沉積最終導(dǎo)致電池的內(nèi)部短路,因而需要嚴(yán)格的把控,目前材料廠都會(huì)對(duì)自己所生產(chǎn)的原材料進(jìn)行除磁,最終的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也很嚴(yán)格,一般是ppb級(jí)別,檢測(cè)方法一般是ICP法,在此就不在詳述,有興趣的小伙伴們可以查閱相關(guān)的資料;

熱穩(wěn)定性:隨著三元材料中鎳含量的升高,正極材料的熱穩(wěn)定性會(huì)隨之降低,這個(gè)一般用DSC或ARC去測(cè)量,溫度過高導(dǎo)致正極材料的分解、釋氧,引發(fā)熱失控,所以對(duì)于這個(gè)指標(biāo),實(shí)際上是有兩層意義,一方面,可以通過包覆、摻雜的方法提高正極材料的熱穩(wěn)定性;另一方面,可以通過控制電池的溫度使用范圍,去讓電池達(dá)到一個(gè)合理的使用區(qū)間;

2、負(fù)極材料

和正極材料一樣,也是有雜質(zhì)含量、磁性物質(zhì)含量以及熱穩(wěn)定性的要求,具體的影響機(jī)理和正極是類似的,在此不再詳述。

3、隔膜

隔膜作為主要的關(guān)鍵原材料,其很多指標(biāo)都和安全直接相關(guān);

穿刺強(qiáng)度:穿刺強(qiáng)度的大小直接影響著電池發(fā)生內(nèi)部短路的可能性,理想狀態(tài)當(dāng)然是越大越好,但對(duì)于干法、濕法以及有涂層的隔膜來(lái)說是有區(qū)別的,隨著技術(shù)水平的提高,隔膜的厚度是越來(lái)越薄,涂覆的東西也是越來(lái)越多,主流還是陶瓷,也有各自膠、甚至有導(dǎo)電劑等等,這些都能在一定程度上提高隔膜的穿刺強(qiáng)度。

抗拉強(qiáng)度:對(duì)于卷繞型電芯而言,隨著電池循環(huán)的不斷進(jìn)行,邊角處的應(yīng)力會(huì)隨著正負(fù)極的不斷膨脹而增大,所以對(duì)于隔膜的抗拉強(qiáng)度要求也是逐漸提高的,要求電池在整個(gè)使用周期內(nèi)是安全的,實(shí)際上對(duì)于隔膜的要求也是很高的。