中國儲能網訊：11月23日，2016年第4屆中國（湖南·寧鄉(xiāng)）鋰電新能源產業(yè)國際高峰論壇在湖南寧鄉(xiāng)舉辦，來自全球礦產資源、正負極材料、隔膜、電解液、設備、檢測、電芯制造及PACK、BMS、新能源汽車、充電樁、儲能等單位的500余名專家、學者、企業(yè)代表參加了此次論壇。
如何提升電池的安全性，是此次論壇嘉賓、企業(yè)代表關注的焦點問題。近期，電池安全事故時有發(fā)生?！耙噪妱悠嚍槔?，隨著電動汽車市場迅速擴張，未來3~5年內，電動汽車安全、可靠性問題將會頻繁出現(xiàn)?！北本┐髮W教授、鋰電“達沃斯”論壇學術委員會主席其魯認為，電動汽車的安全問題很大程度上與動力電池的能量密度有關，亟需一個比較明確的解決方案。
如何解決？清華大學教授何向明提供了一個路徑。他表示，若想提高電池的安全性應重視電池的內短路問題。
安全性測試方法與實際安全解決方法不符，安全標準未真正發(fā)揮作用
據(jù)了解，電池的安全性主要包含兩個方面：一是濫用安全性，這種安全性是可以預測的，只要不存在過充、針刺、熱沖擊、擠壓等濫用情況，電池就是安全的；二是自然發(fā)熱失控，即在正常使用、沒有施加任何濫用因素的情況下，電池自然發(fā)熱而導致安全事故發(fā)生。“解決自然發(fā)熱導致的安全事故是最棘手的。”何向明說。
電池為什么會自然發(fā)熱？“這和材料的導電性有關系?！逼漪斠粤姿嵫蹊F鋰電池為例介紹，為了增加導電性，其在導電材料中加入了多種物質，在0.3C時，電池的發(fā)熱量沒有區(qū)別，但到10C時，電池發(fā)熱量的變化就非常明顯。若不能迅速把這些熱量轉移，電池溫度積累到一定程度，內部就會發(fā)生膨脹，達到膨脹極限時，電池爆裂，內部電解液在超過60~70攝氏度溫度時暴露在空氣中，就會發(fā)生自燃。
為何通過了安全認證的“好電池”也會發(fā)生安全事故？“我們研究發(fā)現(xiàn)，嚴格的安全性測試方法，與當前電池安全性的解決思路之間缺乏緊密聯(lián)系，安全標準沒有真正發(fā)揮作用，造成了通過安全認證的‘好電池’依然發(fā)生安全事故?！焙蜗蛎鞅硎?，已有研究發(fā)現(xiàn)，目前電池著火的主要原因是內短路。
產生內短路的原因非常復雜，化學、物理、機械、制造、使用不當?shù)榷紩斐蓛榷搪??！瓣P于內短路的研究有難點，也有進展。希望更多的企業(yè)、專家關注并深入這一領域進行研究。”他表示。
金屬異物混入正極是誘發(fā)內短路的主因，需全方位、全過程控制誘導因素
“內短路最主要是由正極材料中混入金屬異物引起的?！焙蜗蛎髡J為，正極材料的一些金屬異物被氧化并傳播到負極，穿透隔膜就會導致內短路發(fā)生。電池廠的干燥劑、粉塵、廠房門把手等都含有金屬，在生產制造過程中，使用卷繞機、螺栓、攪拌機等生產設備也會產生金屬異物，同時電池材料中也容易摻雜金屬異物。
一般來說，正極材料廠商對材料中的粉塵、金屬含量控制得非常嚴格?！暗诖蠹移毡椴惶匾暤腜VDF、輔助材料中也會存在金屬異物?！焙蜗蛎髡f，在導電系統(tǒng)里，很多廠家材料的金屬含量非常高。電池生產時要除鐵，但鋅、銅是無法清除的，鐵也不能100%被清除掉。
何向明告訴記者，很多電池經過一兩百次充電之后，著火概率會提高?！霸诔浞烹娺^程中，電池極片會收縮膨脹，如果產品設計時沒有考慮到這個問題，電池在循環(huán)使用一段時間之后，其極片收縮膨脹就會產生皺褶，從而導致發(fā)生內短路。”他解釋說。
值得注意的是，在低溫充電或快速充電時，任何電池都有鋰析出現(xiàn)象，這也會導致安全事故。“研究表明，在中原地區(qū)，冬天低溫天氣充電時，鋰析出的可能性比較大，需要特別注意。目前，一般快充超過1C時，負極表面鋰析出的概率就很大?！焙蜗蛎鞅硎?，產生內短路的原因非常多，需要制造廠家從原材料、制造過程等全方位、全過程嚴格控制發(fā)生內短路的因素，才能進一步提高電池安全性。
