电池热失控是造成安全事故的主要因素吗?

2019-11-21      1185 次浏览

热失控是锂电池危害程度最高且难以预测的风险,当电芯受到外力破坏引起短路或内部发生短路、过充情况时,电芯内部的温度便随之上升,一旦升至130度,SEI膜便开始崩解,并造成有机电解液直接与高活性正负极接触,因而大量发生分解放热反应,导致温度与内压提速上升、大量气体产生造成电池快速膨胀,到达临界温度后正极崩解,释放出更多热能及氧气,诸多因素迭加后造成升温、分解、放热的连锁反应加剧,终至起火爆炸。


若将原本在150度左右便开始产生大量易燃气体与热能的聚合物电解液与隔离膜更换成在高温下气化较慢且不易燃的『固体电解质』,便能阻断热失控的连锁反应,避免起火爆炸事故的发生,如同从釜底抽薪,不过,不同电解质体系的热稳定性有着不小差距,例如氧化物陶瓷电解质的燃点在千度以上,能完全阻断热失控反应;而固态聚合物电解质大约在280度就会开始崩解,热稳定性最差,目前尚未见到固体聚合物电池在三百度以上仍维持稳定的测试纪录。


从上述锂电池失控过程中可看出,大部分的副反应来自于有机电解液在化学及高温下的不稳定性,即便不时能见到极层的绝热保护涂层、阻燃添加剂的研发,仍是治标不治本,这也是近年来市场焦点逐渐由三元系电池转移至固态电池研发的原因,利用固态电解质的稳定性创造高安全性、电池寿命更长、续航里程更加理想的新能源车,突破数十年来锂电池所面对的发展屏障,提升电动车对燃油车的取代性。


另外,电动车辆分标委组织于去年发布了安全性国标<电动汽车安全要求>的征求意见稿,其中对热管理、零部件阻燃的设计及测试方法都提出了建议或规范,在市场与政策的推动下,行业的安全规范与控管体系正日趋完备,期望新能源车能够早日达到本质上的稳定与安全,为驾驶与乘客的生命财产提供保障,更替我国洁净能源的发展增添助力。


由于电池是一项基础科学技术,对整车的安全性、里程等性能有着重要的影响,因此下一代电池技术对电动汽车产业至关重要。因此,这个行业的重点是创造一个更安全的高能量密度电池。Prologium公司作为世界上唯一一家具有大规模生产固态锂陶瓷电池能力的公司,成为行业标杆和投资领域的热点。


除此之外,Prologium公司还成功地批量生产固态电池,是第一家将电池组与双极+技术和为固态电池量身定制的机制相结合的公司,从而创造了一种大大简化了冷却系统、BMS系统和电池组保护机制的解决方案。将电池单元的空间利用率(组装效率)提高到75%,比传统电池组提高35%。


因此,电池组体积减少到传统电池组的50%,重量减少30%,成本也减少了30%。这意味着电动汽车的行驶距离可以成倍增加,电动汽车可以更好地替代汽油车。目前,Prologium公司的固态电池样品已被送往世界上的一级汽车制造商,并进行了合作计划的测试。样车将于今年第四季度推出。


Prologium正在向汽车公司、电池制造商和其他有兴趣投资固态电池的相关企业开放技术许可证,旨在建立"固态锂陶瓷电池联盟",通过在全球范围内发力,在短时间内领先竞争激烈的汽车电池市场。3月底,Prologium与中国领先的储能系统制造商南都电源签署了一项高级许可协议,短期目标是建设1GWh工厂。


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