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電池?zé)崾Э氐娜齻€(gè)特點(diǎn)溫度和發(fā)生機(jī)理

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年07月14日  

十月7-八日,第三屆國(guó)際電池安全大會(huì)在京召開(kāi)。我國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高團(tuán)隊(duì)在全球率先對(duì)大容量動(dòng)力鋰電池進(jìn)行了ARC試驗(yàn),闡明了電池?zé)崾Э氐娜齻€(gè)特點(diǎn)溫度和發(fā)生機(jī)理,并介紹了熱失控和熱蔓延的控制研究進(jìn)展。


歐陽(yáng)明高稱(chēng),經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)出了電池?zé)崾Э氐娜齻€(gè)特點(diǎn)溫度:自產(chǎn)熱起始溫度T1,熱失控引發(fā)溫度T2、熱失控最高溫度T3。其中,T2是最關(guān)鍵的一個(gè)。他透露,通過(guò)對(duì)T2的探究,發(fā)現(xiàn)正極釋氧、負(fù)極析鋰、隔膜崩潰,這三個(gè)原因是最終引發(fā)熱失控形成T2的主因。


內(nèi)短路是引發(fā)熱失控的一大原因,其可控復(fù)現(xiàn)是一大難題。歐陽(yáng)明高及其團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種新的方法,用記憶合金植入電池,加熱到一定溫度,讓記憶合金的銳利的尖角翹起,觸發(fā)熱失控。從文獻(xiàn)和團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)短路重要有四種類(lèi)型,有些可以立即引發(fā)熱失控,有些緩慢演變,有些可能不危險(xiǎn),有些在演變之后會(huì)很危險(xiǎn),還有一些內(nèi)短路是一直緩變,還有一些內(nèi)短路從緩變到突變,有各種各樣的類(lèi)型。通過(guò)內(nèi)短路檢測(cè)的算法以及一系列的工程方法等,可以提高電池管理系統(tǒng)安全管理的能力。


沒(méi)有內(nèi)短路照樣有熱失控。歐陽(yáng)明高說(shuō),正負(fù)極的物質(zhì)交換,形成劇烈反應(yīng),也會(huì)引發(fā)的熱失控。為此,要基于數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)材料進(jìn)行改進(jìn),重要是兩條,一個(gè)是正極材料的改進(jìn),一個(gè)是電解質(zhì)。


不僅僅是固態(tài)電解質(zhì),更多的是電解液的添加劑、高濃度電解質(zhì)、新型電解質(zhì)大有可為。


析鋰是影響電池生命周期安全性的重要因素。析出鋰會(huì)直接跟電解液發(fā)生劇烈反應(yīng),引發(fā)大量溫升,可以直接誘發(fā)熱失控。在析鋰研究時(shí),歐陽(yáng)明高及其團(tuán)隊(duì)通過(guò)簡(jiǎn)化的p2D模型,推導(dǎo)出不析鋰充電的曲線(xiàn)。通過(guò)與公司合作,無(wú)析鋰充電的實(shí)時(shí)控制目前也取得了很大進(jìn)步。


在研究中,通過(guò)熱失控的蔓延測(cè)試,了解熱傳導(dǎo)的規(guī)律,進(jìn)一步通過(guò)參數(shù)化模型進(jìn)行熱蔓延抑制的精細(xì)設(shè)計(jì)。電池只隔熱是不夠的,還要有散熱的設(shè)計(jì)。還有一些電池隔熱、散熱必須全部一起上才有可能做好。歐陽(yáng)明高說(shuō)。


第三屆國(guó)際電池安全大會(huì)由清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室主辦,會(huì)議主題是為電動(dòng)汽車(chē)制造更安全的高比能電池。與會(huì)各方共同討論了電池?zé)崾Э貦C(jī)-電-熱誘因及防控方法、電池?zé)崾Э匕l(fā)生機(jī)理與抑制方法、電池燃燒爆炸特性及火災(zāi)安全、電池系統(tǒng)熱失控蔓延與熱管理、電池析鋰與快充安全、固態(tài)電池安全性問(wèn)題等六方面的內(nèi)容。


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