中國儲能網訊：高比能、高安全性是動力電池未來發(fā)展方向。從最開始的鋰電池動力化轉型，到現(xiàn)在的電池技術數字化、智能化轉型，安全性都是首要解決的問題。
在能源轉型的大背景下，我國新能源汽車發(fā)展勢頭強勁。工信部數據顯示，今年前三季度，我國新能源汽車產銷量分別完成631.3萬輛和627.8萬輛，同比分別增長33.7%、37.5%。新能源汽車新車銷量占汽車新車總銷量的29.8%，產銷規(guī)模進一步擴大。
作為新能源汽車的核心部件，動力電池的安全問題至關重要。在近日舉辦的新能源科學與交通電動化國際論壇上，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高指出，高比能、高安全性是動力電池未來發(fā)展方向。從最開始的鋰電池動力化轉型，到現(xiàn)在的電池技術數字化、智能化轉型，安全性都是首要解決的問題。
在歐陽明高看來，電池技術的創(chuàng)新周期大約是30年。自2000年起，鋰離子電池開始在動力方面應用，預計到2030年將會有一次全方位的技術革新。
“2000年開始的第一個十年，主要是在解決鋰離子電池動力化的安全問題，現(xiàn)在也還在繼續(xù)解決。2010年起的第二個十年，隨著動力電池產業(yè)規(guī)模不斷增大，提質增效需求推動了動力電池全產業(yè)鏈的技術革新、數字化轉型。第三個十年，也是現(xiàn)在正在發(fā)生的，電池超高比能量的需求催生新材料的換代，也就是以固態(tài)電解質研發(fā)為核心的全固態(tài)電池技術?！睔W陽明高表示。
據歐陽明高介紹，電池安全問題的本質是電池熱失控，主要由過充、過放等誘因導致電池內部溫度上升，超過正常電化學反應過程釋放的熱量，導致發(fā)生放熱的副反應，加速電池溫度上升，當溫度達到臨界點就會發(fā)生熱失控?！盁崾Э卦谡麄€電池系統(tǒng)內蔓延，就像引燃一個鞭炮一樣，導致最后的電池燃燒事故?！睔W陽明高說。
“為應對這個過程，我們建立了電池安全技術體系。推出了電池行業(yè)首個AI大模型，使電池安全預警的準確度提高了一個數量級，建立了電池熱蔓延的測試和仿真，以及熱管理設計的全套技術，保障了中國新能源汽車大規(guī)模推廣時的安全水平始終不低于燃油汽車，平均事故概率低于0.5/10000。這一技術解決了用戶的安全焦慮，這也是最重要的一個焦慮?！睔W陽明高表示。
據介紹，電池安全技術體系主要包括三個方面：一是被動安全的安全電池，針對熱失控蔓延進行防控設計和系統(tǒng)開發(fā)；二是主動安全的智能電池，針對各種誘因進行安全預警和主動調控；三是本質安全的固態(tài)電池，通過提高電池材料的熱穩(wěn)定性，來防止熱失控的發(fā)生。
以能夠實現(xiàn)主動安全的智能電池開發(fā)為例，歐陽明高介紹，電池熱失控誘因就像人的癌癥一樣，比如肺癌的結節(jié)，剛開始是不明顯的，但是慢慢會長大。“怎么來復現(xiàn)這個過程呢？我們采用了缺陷植入，有目的地將焊渣等收集起來植入到電池里，這樣就可以觀察熱失控的早期、中期、晚期、末期是如何演變的。通過這種復現(xiàn)重構熱失控過程，就可以找到預警的方法?！睔W陽明高說，預警之外，智能電池還要具備主動調控和智能化功能，在此基礎上，進行全生命周期的智能設計、智能制造、智能管理、智能回收。
在歐陽明高看來，動力電池的最終目標，是要做到本質安全，這要通過全固態(tài)電池的開發(fā)來實現(xiàn)。首先是解決正極材料、負極材料、電解質的問題，通過使用高安全隔膜、增加阻燃劑等方式提高本質安全?！拔覀兺ㄟ^結構調控實現(xiàn)了Ni90高鎳正極跟硫化物復合電極下容量達到235 mAh/g，在5C充放電倍率下的循環(huán)超過5000圈。我們制備的硫化物全固態(tài)電池體系下的硅材料比容量超過了2400mAh/g，首次庫倫效率超過了86%，現(xiàn)在已經開始了千噸級的產業(yè)化。另外，我們也研發(fā)了Ah級的全固態(tài)電池，目前可以做到電池容量15Ah，能量密度達到350Wh/kg，熱箱耐受溫度200℃，工作區(qū)間-20℃—120℃，預計到2025年能量密度能到500Wh/kg?！睔W陽明高介紹。
“目前安全電池已經做到了產業(yè)化，為動力電池和儲能電池提供了新方法。我們正在開發(fā)下一代智能電池，將安全技術、智能技術全部結合起來，預計在2025年左右產業(yè)化。全固態(tài)電池也在研發(fā)之中，預計在2027年—2030年間可以規(guī)模產業(yè)化?！睔W陽明高表示。
