钜大LARGE | 点击量：627次 | 2021年12月15日
电动车电池热稳定性分析技术 可检测起火或爆炸的危险系数
最近，发生了许多电动汽车（EV）电池起火事件。不同于智能手机等小型移动设备中使用的电池，电动汽车的电池组由数百个电池单元组成，任何不稳定性都会造成重大人员伤亡和财产损失。在查明电池起火原因的各种努力中，韩国研究人员开发了一种新的分析方法来评估EV电池的热稳定性。
在科学与技术（KIST）的韩国协会宣布，一个研究小组由KIST中心储能研究和全北科的碳纤维复合材料研究中心的柳承敏Kim博士的Wonyoung昌博士领导建立了一个现实时间分析平台，用于使用透射电子显微镜评估电池正极材料的热稳定性，通过该平台，他们可以根据电动汽车用高镍正极材料的化学成分变化确定热降解机理。
EV电池的正极材料是决定电池容量并因此决定行驶里程的关键因素之一。通过按照指定的混合比例混合各种金属（例如镍，钴和铝）或镍，锰和钴来制造阴极，公司和学术界的研究人员正在努力寻找合适的成分比以增加其电动汽车驱动范围。
正极材料包含镍，并且镍含量和容量之间存在正相关。另外，由于镍相对比钴便宜，因此添加更多的镍有效地降低了EV电池的单位成本。但是，镍的致命弱点是，由于镍容易对外部环境做出反应，因此会降低电池的稳定性。在当前正在开发的用于第三代EV的阴极材料的情况下，镍含量已经增加到80％或更高，并且因此必须改善稳定性的恶化以确保安全性。
电池起火主要是由带电氧化物基阴极材料和易燃液体电解质之间剧烈的放热反应引起的。因此，KIST的研究团队将注意力集中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，电子衍射等）来仔细观察和分析硅的晶体结构。阴极和温度升高导致成分化学变化。结果，可以基于NCA（镍，钴，铝）正极材料的化学组成和确保电池安全性的组成元素的作用来确定电池的热稳定性降低的原因。
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研究小组调查发现，与NCA正极材料中的铝含量相比，镍含量的增加可改善电池容量，但会显着降低充电上限（总锂离子反应的67％）中的热稳定性。分析表明，缺少铝不参与氧化还原反应，这导致形成新相（O1相），该相会降低充电过程中的热稳定性。发现新的不稳定相的表面是热稳定性降低的最终原因。
KIST的WonyoungChang博士说：“全球范围内发生了一系列EV火灾，在许多情况下，火灾的源头是电池。这项研究证实了化学成分设计的重要性，该设计可确保开发过程中的热稳定性。高性能阴极材料。”
KIST全北分社的SeungMinKim博士说：“确保发生放热反应的阴极材料的热稳定性是电动汽车普及的关键。这项研究中开发的先进分析技术将有助于确定痕量元素和反过来又导致了可以保证安全的高性能阴极材料的开发。”
