為什么難以預(yù)測鋰離子電池?zé)崾Э兀?/h1>
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-09-09 12:17
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原因主要一是這個衰變到內(nèi)短路過程十分緩慢且外界電壓信號不明顯，二是出事的電池都直接在幾分鐘內(nèi)直接進(jìn)入破壞式的熱失控，電池全毀，證據(jù)無法回溯，也使得此領(lǐng)域研究進(jìn)展緩慢。
真正精確模擬自發(fā)式內(nèi)短路的過程，目前仍是一個難題。另外，電池類似一個黑箱，盡管我們能用一些電化學(xué)譜學(xué)和原位CT的技術(shù)手段從外部監(jiān)控個別電池的電化學(xué)反應(yīng)與內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化，但我們無法預(yù)測數(shù)千萬支電池中哪支會在數(shù)個月或數(shù)年后“猝死”并對其全生命周期的演變進(jìn)行細(xì)致研究。每一支電池剛出廠時都幾乎絕無自發(fā)性熱失控風(fēng)險，但哪支在半年后或三年后的某個夏夜或冬晨“猝死”并造成大規(guī)模燃燒事故？現(xiàn)在很難預(yù)測。
電池原料參數(shù)與制造工藝類似我們的基因，電池充放電制度如同我們的飲食習(xí)慣，電池使用環(huán)境溫度變化如同生長環(huán)境。隨著成長，總有一些人的身體中會產(chǎn)生長期炎癥或者更嚴(yán)重的血管病變，進(jìn)而在短期有可能發(fā)展成癌癥或造成卒中，這就類似電池內(nèi)短路及隨后的熱失控。
如果我們能有能力對地球上每個人24h的健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，那我們就能夠盡早發(fā)現(xiàn)異常并進(jìn)行處置，減少癌癥與卒中風(fēng)險，但這顯然不符實(shí)際。同樣，我們也難以承擔(dān)對每一塊電池進(jìn)行最全面的實(shí)時監(jiān)控，現(xiàn)在大致能對數(shù)十塊電池組成的一個模組裝配監(jiān)控電壓和整體溫度的裝置，而這離研究與預(yù)防電池單體自發(fā)性熱失控的要求顯然差距甚遠(yuǎn)。
能夠確定的一點(diǎn)是，提高電池的一致性能提高電池組的安全性和可靠性。然而，完美的一致不可能做到，單說電池正/負(fù)極活性物質(zhì)的顆粒，其每一個的形狀、表面狀態(tài)、缺陷等特征，只要放到分辨率足夠高的設(shè)備下都能看出差別。除了原料，電池制備還涉及數(shù)十步復(fù)雜的工序，想讓電池保持一致非常困難。盡管現(xiàn)在動力電池產(chǎn)業(yè)投資動輒數(shù)億就是為了獲得更高的加工精度，但鋰離子電池眾多的原料和復(fù)雜的制備工序使得一致性的提升成為一項(xiàng)永無止境的任務(wù)。
電動汽車當(dāng)然還會繼續(xù)發(fā)展，我國也將繼續(xù)推廣大規(guī)模儲電技術(shù)在能源體系中的應(yīng)用。根據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，電動汽車在我國中長期能源戰(zhàn)略與未來可持續(xù)發(fā)展具有重要重要地位。相信隨著電池技術(shù)體系的持續(xù)高速發(fā)展，未來5-10年，其可靠性與安全性必將顯著提升。
但是，完全杜絕鋰離子電池的燃燒事故，幾乎是不可能的。
當(dāng)然，在尊重客觀現(xiàn)實(shí)的情況下，還有很多提升安全性的工作可以展開。首先是創(chuàng)新的預(yù)警技術(shù)，比如斯坦福大學(xué)近期報(bào)道對氫氣信號的靈敏捕捉能把預(yù)警鋰離子電池?zé)崾Э氐臅r間前推5分鐘，這足夠電動汽車上的人員逃生的了。另外，電池的自毒化技術(shù)也比較有效，其機(jī)制是當(dāng)電池發(fā)生熱失控的前期，能夠釋放出一些特殊化學(xué)物質(zhì)使得電池內(nèi)部鈍化“癱瘓”，打斷了熱失控的鏈條。
