钜大LARGE | 点击量：656次 | 2021年12月15日
韩国KIST研究小组确定锂离子电池热降解机理 将开发出更可靠的电池材料
近期，发生多起电动车电池起火事件。与智能手机等小型移动设备使用的电池不同，电动汽车的电池组由数百个电池组成，任何不稳定都可能造成重大人员伤亡和财产损失。为了查明电池起火的原因，韩国研究人员开发了一种新的分析方法来评估电动汽车电池的热稳定性。
韩国科学技术研究院（KIST）的一个研究小组由KIST储能研究中心的WonyoungChang博士和Jeonbuk分公司碳复合材料研究中心的SeungMinKim博士领导，为评估电池阴极材料的热稳定性建立了一个实时分析平台利用透射电子显微镜，根据高镍电动车正极材料化学成分的变化，确定了热降解机理。
电动汽车蓄电池的阴极材料是决定电池容量和续航里程的关键因素之一。阴极是由镍、钴和铝或镍、锰、钴等多种金属按指定的混合比例混合而成，企业和学术界的研究人员正在努力寻找合适的组成比，以提高电动汽车的行驶里程。
阴极材料中含有镍，镍含量与容量呈正相关。由于添加镍电池的成本相对较低，因此添加镍电池的成本也相对较低。然而，镍的一个致命弱点是它降低了电池的稳定性，因为它很容易对外界环境作出反应。就目前正在开发的第三代电动汽车所用的阴极材料而言，镍的含量已增加到80%或更高，必须改善由此导致的稳定性恶化，以确保安全。
电池火灾主要由带电氧化物基阴极材料和易燃液体电解质之间的剧烈放热反应引起。因此，KIST的研究小组将重点放在与电解质接触的阴极表面上，并应用了多种透射电子显微镜方法（电子能量损失谱、电子衍射、电子衍射等），等）用于密切观察和分析阴极的晶体结构和因温度升高而引起的组分化学变化。因此，可以根据NCA（镍、钴、铝）阴极材料的化学成分和组成元素的作用，找出电池热稳定性降低的原因，以确保电池的安全。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
KIST研究小组研究了与NCA阴极材料中铝含量相比，镍含量的增加是否会提高电池容量，但发现这会显著降低充电上限（总锂离子反应67%）的热稳定性。分析表明，在充电过程中，由于缺乏参与氧化还原反应的铝，导致了新相（O1相）的形成，从而降低了热稳定性。新的不稳定相的表面被发现是热稳定性降低的根本原因。
来自KIST的WonyoungChang博士说：“全世界已经发生了一系列电动汽车起火事件，在很多情况下，起火的源头是电池。这项研究证实了在开发高性能阴极材料时，确保热稳定性的化学成分设计的重要性。”
韩国科学技术研究院全武分部的金承民博士说：“确保阴极材料在放热反应开始时的热稳定性是普及电动汽车的关键。这项研究开发的先进分析技术将有助于确定微量元素的影响，进而开发出安全可靠的高性能阴极材料。”
