锂离子动力电池的安全性如何

　　锂电产业吸金千亿，黄金罗盘指向何方。同心智造网高峰论坛--2018中国（国际）锂电暨电动技术发展高峰论坛于4月20-21日在上海召开，本次大会由第一锂电网、贺励展览、同心智造网联合主办，同期举办中国国际电动汽车暨充换电技术高峰论坛。本次论坛邀请到了超过40位嘉宾演讲分享，来自全国各地的500多锂电池行业相关企业代表出席，金砖锂电峰会主席何向明给大家做《锂离子动力电池的安全性和可靠性》主题演讲。

　　今天很高兴参加金砖锂电峰会和大家在这里见面，刚才主持人已经介绍了，动力电池现在发展的非常快，也有很多的问题，今天和大家分享一下，在动力电池安全性和可靠性方面的认识，下次分享一致性和快充电的科学问题，因为时间短，今天主要给大家分享一下锂电为什么不安全，什么概念原因率什么，怎么应对？安全性非常重要我们知道有一家企业在北京的三里屯着了一下，对品牌的损失也非常大，车的着火对企业非常的重要，我们看看在过去若干的例子，最典型的三星的NOTE7着火大家都知道，三星天津产业着火，三星在这个行业走下坡路，很多着火的例子，2006年飞机着火，锂电池托运的话会把箱子撬开，把锂电池扔掉，这个坐飞机千万不能托运锂电池，这些运输过程中的着火，这些汽车厂着火的例子非常非常的多，如果连电动自行车也算的，很多有着火的例子，很多例子都非常的恐怖，这些例子都会非常多，都是车的例子。快速的讲一下，最主要的是著名的特斯拉，全世界都有，国内有三四个例子，非常的多。

　　为什么这些电池会着火呢？我们看看全世界有很多很多的组织，来制定安全性的标准，所有着火的电池都是通过安全性的测试依然会着火，这是安全性最讨厌的情况，这些安全性的例子，有个特征，我们来说一下，我们发现这个特征，安全锂电池都通过安全的认证，发展的概率是几千万分一，我说的是一线，不包括小厂，发生着火的原因是内短路，内短路是不能消除的，全世界的锂电池都发生过火灾。这些着火的锂电池都是合格品，为什么还有这些原因呢？是因为我们因为测试标准，和他们发生安全性之间，没有科学的联系，我们看看为什么没有科学的联系？主要是滥用安全性，用机电热的电池进行一些测试，看看电池安不安全，实际上是由内短路造成的，这些是制造瑕疵、应用下造成的，NOTE7和特斯拉是很好的电池，这两个东西是不同的概念，两个特征是不一样的，一个是滥用安全性，一个是自引发安全性，是两个不同的概念，这是两个特点，对于滥用安全性是做测试标准的，一个是自引发安全性，是有完全不同的测电，自引发是不可以预测，是小概念的，小事件的，对于滥用安全是可以预测，每个电池都是使用的，利用滥用安全性的标准判断电池的安不安全由于之间没有联系，所以造成安全性的电池不安全，通过安全的测试的主要的原因，这是最典型的。

　　另一个APU飞机，大概有四五架冒烟，冒烟以后美国安全局进行了分析，拆开电池，全部拆开，发现中间有一个内短路的地方，那么确认内短路造成的，所以电池目前产生安全性的原因主要的原因都是化学物理机械制造使用，初步分析比较多的原因是温升，电池热失控，汽油快充，还有微短路，还有变形的短路等等，这些因素造成了电池内短路发热造成安全性能源的原因，比如说锂电化学内短路，有一个例子，如果电池里放一些金属材料，我们会发现金属的粉粒会有一些点，可以做的实验，我们在正极里面把一个不锈钢的粉末放在这里面进行充换电，会发现隔膜的点会发生不锈钢的成分，就是说明我们在正极材料的粉末通过充换电以后会切换到负极，这是做这批材料会有金属杂质要求的原因，这是很难完全去除掉的。还有里面的黄铜、铁、不锈钢都会有，这些都会造成电池产生热失控的原因。

　　还有充电，我们充电的时候对电流的大小有限制，电流太大会造成边界条件，大于边界条件会有风险。还有隔膜，很多人来问我，国产的隔膜跟所有的指标都一样，而且厂家不愿意要，做出来的电池成品率低一些。我们分析了很多的原因，这里面做了一个图大家看一下。里面有很多的微孔，如果在隔膜中孔比较大，阻力比较大，从四周迁移，四周就有锂的输出就会造成电池刺激的原因。做到一个实验可以验证，在中国可以用一个很硬的东西，挤压隔膜，挤压掉隔膜的孔，会发现右下脚，会看到周围有明显的锂的析出，所以隔膜的制造是非常难的，中间有一点点不一致，都会造成电池很多很多的问题，隔膜是非常高技术的东西。因为我们都知道行电，行电时间长，会挤压极片会产生电池燃烧，特斯拉很多的事故都是这种事情居多。如果产生这个原因会有很多很多，所有的可能性都在这里面，在工厂的时候需要严格的管理，从设计、进货等等要从这个点上管理电池，有一个工厂他们每年都会有一些电池工厂里面会燃烧，我到这个工厂去看了，提了很多的建议进行改进以后，现在就可以没有了，这个也是在工厂里面的细节是需要经验的，很多电池制造商没有这个经验会造成了很多的问题。

　　那么这个就是我们讲的变形，可以做出来，很多地方会循环以后的变形，这些变形会造成电池热失控的原因。那么我们就想现在这个厂家的电池能不能简单的评估一下，很多企业研究了，我们发现主要的原因，低温析锂、负极金属沉积，充电析锂的做出了分析，我们大概可以把一个电池的可靠性的数量做一些分析，我们做过这个，比如说我们做的结果我们分析了国内一个厂家的样品，我们来看，分析结果日本的电池无论哪个批次，都是性能最好的，这是相对值，国内和韩国差不多，国内的电池一线品牌跟韩国已经差不多了，在一致性的评估上基本上也是这些。日本还是最好的，日本细节做得好，韩国和中国做得差不多，国内二三线的品牌差距很大了，下面我简单给大家汇报一下如果一个电池做的比较安全，大概目前会有什么思路，其中一个思路产生热失控的过程进行了深入的分析。

　　引发热失控会有一系列化学反应，第二个温度产高成为反应的劣势反应，热量温度在升高，不断地循环，电池温度不断地升高，会形成热失控，我们把这个过程进行分解，我们就知道这是什么反应，控制这个反应，控制的机理，可以通过化学反应减少内部的发热，降低发热的速率，慢慢的发热，提高散热力，不应该太快，这样电池比较安全，改变路径的发展，比如说我们有很好正极等等组织一个电池热失控，那么这是我们做的一个验证，200WH/4KG，这样电池做得比较安全150度6个小时以上，这个还是很大的考验的，包括穿刺试演也是很大的考验，如果做了的话，安全性是大幅度的提高这里做了一个总结，通过测试对锂电池的随机安全性进行评估，不同的厂家还是很明显，一线品牌和二线品牌结果是明显看得出差异。日本的电池是最好的，中国和韩国的水平是差不多的，通过化学材料的改进，锂离子电池的安全性是可以通过的。