怎樣提高新能源汽車(chē)鋰電池的安全性？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-08 10:20
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研究發(fā)現(xiàn)，鋰電池儲(chǔ)存電能后處于一種亞穩(wěn)定狀態(tài)，過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致鋰電池發(fā)生熱失控。鋰電池在充放電時(shí)，特別是充電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能。如果熱量沒(méi)有及時(shí)排放出去而在電池內(nèi)部積累，會(huì)使溫度不斷升高。當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界點(diǎn)時(shí)，亞穩(wěn)態(tài)的電池正負(fù)極材料會(huì)與電解液發(fā)生劇烈的反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量熱能，發(fā)生熱失控。大量的電解液在高溫作用下會(huì)汽化并破壞電池殼體，在與空氣接觸后，發(fā)生燃燒甚至爆炸。
另外，當(dāng)鋰電池發(fā)生短路時(shí)，電池內(nèi)部形成超高的短路電流，瞬間產(chǎn)生大量的熱，很可能直接發(fā)生熱失控導(dǎo)致燃燒爆炸。
再有就是新能源車(chē)交通事故引起的電池碰撞擠壓和破損，造成電池短路從而引起燃燒。統(tǒng)計(jì)表明，電池充電、短路和碰撞，是新能源汽車(chē)發(fā)生自燃的幾種最主要的場(chǎng)景。
回到大數(shù)量小容量和大容量小數(shù)量?jī)煞N電池組誰(shuí)更安全的問(wèn)題上，本質(zhì)上就是比較那種技術(shù)路線能更好地避免發(fā)生熱失控。對(duì)于單一只電池來(lái)說(shuō)，更小的容量意味著電池散熱更容易，電池發(fā)生短路時(shí)放出的熱量更少，總之，發(fā)生熱失控的幾率越低，安全性越高。既然如此，我們可以說(shuō)特斯拉的電池更安全嗎？
在電池組中，即使單只電池出現(xiàn)熱失控，小容量電池釋放出的能量也不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池組燃燒爆炸。然而小容量電池組成的電池組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)集成效率低，小容量電池必須使用能量密度更高的正負(fù)極材料（高鎳三元正極和硅碳負(fù)極）。高能量密度的材料的熱穩(wěn)定性較差。實(shí)際上我們必須在電池組的系統(tǒng)層級(jí)上來(lái)評(píng)估安全性才是合理的。
所以哪種電池更安全，目前還是個(gè)文無(wú)第一，武無(wú)第二的事。但目前看來(lái)，這兩種技術(shù)路線都可以通過(guò)國(guó)標(biāo)安全測(cè)試，都是安全可行的技術(shù)路線。因?yàn)殡姵卦诔鰪S之前，都有嚴(yán)格的檢測(cè)流程。國(guó)標(biāo)GB/T31485-2015和GB/T3146.3-2015對(duì)單體鋰電池、電池模塊和電池包的安全測(cè)試和要求做出了明確的規(guī)定。
但是電池行業(yè)對(duì)于鋰電池?zé)崾Э貦C(jī)理仍然研究不夠深入，我們對(duì)于電池設(shè)計(jì)和制造的安全把控還不足。特別是客戶對(duì)于新能源車(chē)?yán)m(xù)航里程需求不斷提高，這就要求鋰電池能量密度不斷提高，更是增加了電池和系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
鋰電池安全實(shí)現(xiàn)質(zhì)的提升，最根本還是要依靠材料技術(shù)的進(jìn)步。上世紀(jì)90年代左右，碳材料被成功開(kāi)發(fā)成為鋰電池的負(fù)極材料，這樣鋰電池才能夠多次安全充放電不發(fā)生燃燒，鋰電池第一次實(shí)現(xiàn)了商品化。使用耐高溫的陶瓷涂層隔離膜鋰電池的熱穩(wěn)定性和安全性進(jìn)一步提高。但是正極材料的熱穩(wěn)定性一直沒(méi)能得到很好的提高，電解液也一直采用易燃易爆的有機(jī)體系。鋰電池?zé)崾Э刈罡镜慕鉀Q方法是開(kāi)發(fā)出難燃或者不燃的電解液，這樣即使發(fā)生各種短路或者熱失控情況，電池也只是發(fā)熱而不會(huì)劇烈燃燒爆炸。
材料的進(jìn)步是很困難的，現(xiàn)有材料體系下，提高電池安全性，最主要的辦法是從改善電池設(shè)計(jì)和提高制造工藝入手。隨著新能源汽車(chē)補(bǔ)貼退坡，車(chē)廠不再一味追求續(xù)航里程和電池能量密度，轉(zhuǎn)而更加看重安全性和性價(jià)比，更多的鋰電池生產(chǎn)廠家，也不再追求極限的電池設(shè)計(jì)和工藝過(guò)程，這樣是有助于提高電池安全性的。
