钜大LARGE | 点击量：388次 | 2022年11月17日
锂离子动力锂电池安全性问题有什么
2016年7月16日，2016中国新能源汽车高峰论坛在北京盛大举行。来自政府主管部门、行业权威专家学者、新能源整车企业、新能源主流运营商、投融资机构、新闻媒体，以及近40国一带一路国家代表团成员，共计500余业界精英齐聚一堂。本次高峰论坛以“政策”、“市场”、“运营”为主题，通过深入解读、分享与交流，探讨我国新能源汽车市场化、产业化过程中存在的“顽疾”的解决思路和办法，促进我国新能源汽车产业的可持续发展。
中科院物理所研究员黄学杰博士就“锂离子动力电池安全性问题”做了主题演讲，全文记录如下：
很高兴咱们又在一年一度电动学会，电动汽车工业委员会的会议上聚首。我想讨论安全性的问题，我不想展示照片的，因为我想的话大家都知道电池大了以后会什么样的，也不想展示电池外部的照片，那都是各种圆锥形、软包的等等各种东西。我主要讲内部的东西。
电池里面大家都知道有正负极、有电解液，在电解液跟正负极跟固体电解层，我想说电池为什么会爆炸，什么样的情况下会出问题。仔细看的话，电池的负极是什么碳排放，正极是氧化物或者是磷酸盐，电解液是有机的溶剂，负极是碳材料属于易燃材料，电解液是易燃材料，电池充电就更危险了，电池里面绝大部分，包括膈膜都是可燃物质。到负极储存以后电解液更难，这里面就是说还原性的东西，可燃性的东西很多，因为里面有太多可燃的东西了，这是化学电池的特点。这个里面有还原剂，没有氧化剂，只有灭火也是这个道理，空气隔绝时你这个烧不起来，如果有了氧化剂以后，在做出电池之前，这些材料本身并不是氧化剂，因为这些材料还原状态的。充了电以后就不一样了，变成高价钴会释放燃气。氧化剂、还原剂同时存在一种现象，我们的电池，充完电以后加热到100度非炸不可，氧化剂在高温下发生作用。从这一点来讲的话，要让你汽车爆炸威力减小下来，要做的事情是什么?尽可能减少里面的还原剂的量，提升的话，里面的正极稳定性，在一定范围内不要变成氧化剂，这种情况下才能避免电池出现热池混，氧化剂和还原剂装在盒子里面，混合以后就会触发点。第一步就是泄气，然后是破裂，空气进去了，如果你的电池箱里面没有灭火剂，更多火就起来了。所以这种情况下就知道，所以说对目前电池来讲的话，不同体系的电池，充完电以后跟易燃氧化物在一个盒子里面。
不是说危险就不用，汽油也很危险，分析里面原因是什么?从三个方面解释，材料的选择影响电池的安全性，电池内部结构选择影响电池安全性，第三个是分享。
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%
材料还是讲了一点，这里面的材料，我指的是充完电以后的正极材料跟电解液放在一起，你就会发现如果这是NSN很快就干掉了，这不是一个大的电池，只是把电池里面充完电正极材料做点实验。NSM这是111，如果变成811的话NSM又不一样。材料本身是有区别的，在没有很好的鉴定情况下，要上大车踩个刹车是有必要的。
所以说这里面的话，刚才已经讲了NSM在100多度时候就会出现残氧化性，因为结构分析可以看到，加热100多度就会发生善辩，发生高氧化系统分子氧，从膈膜到电解液，都是可燃物质就会着起来。负极跟电解液的话，碰到空气就着了。
还有其他的问题，用磷酸解也不是不太安全的材料，在100度左右开始分解，100度以上分解更快，未来需要盐要变得稳定起来。
电池结构选择影响电池的安全性，要看温度升的，电池很多种，到底哪一种更合适，圆柱的成本最低，叠片的次之，因为叠片电池适当提升成本，对材料适应性，电池的寿命和安全性，对材料适应性大家可想而知。一旦像做韩国LG的也是这种。
叠片转让方案做对了以后，接着往下走还要考虑材料的性能，国内的主流磷酸铁妣会低一点，有日本公司做钴酸米也这样做，跟播音787飞机做电池，特别重要就是电池的重量的减轻，一定要用里面能量最高材料，就是钴酸米，不是太大的问题。一看这样做出来能量又高，又便宜，卖给播音赚大钱，他忘了，钴酸米跟负极有点邪门，春天时正负极同时膨胀、有时候同时收缩，每循环100次的时候，膨胀跟收缩就形成了巨大的裂变就着火了。材料怎么选择，电池的设计会影响你，最后烧成这个样子。所以安全的话，就是说从电池的来讲的话，不仅仅是刚才的，我们讲制造过程中的问题，制造过程中你的车辆碰撞以后，电池陋了，或者是电池破了，你设计时候也会导致这个问题。
除了单体电池设计之外的话，电池系统也要注意，刚才王主任讲的比较多了，我就不细讲了。讲到设计之后的话，制造的缺陷主要会导致什么，电池内部的短路，外部的可以通过管理来解决。
导致内部混乱因素很多，温厂环境很糟糕，里面粉尘颗粒很多，有一个颗粒落到膈膜上了。还有膈膜你也看不清楚，有的地方是有缺陷的，你的缺陷多个正好接触了。还有外部的损伤会导致内部正负极的接触。
那大家说都是国家的搞的743，都是通过抢险，国家搞的测试单位也搞了，有两个原因，有的原因送的测试电池跟外部电池是两回事。假设大家都是诚实的，有时候外部发生的时候比测试环境更苛刻。在这个基础之上，我们的电池要进行细致分析，做充分的分析。
最近在物理所建立对全球开放的分析平台，最近出了一台，到年底到位，相关设备都到位了。我们要测两个材料的充上电的过程，电解液成分的变化等等，一步一步看清楚，包括你的这种基建的过程的变化。
同时，我们正在建电池到电池包的火灾的高温会产生起火，相应测试模型工作，这些工作跟我们的SEI稳定性有密切的关系。
要做安全性的电池要从设计开始，要尽可能降低可燃物质，降低正极氧化性，材料表面跟电极表面提高稳定性，改变表面SEI的接触。好的设计、正确的设计，优良制造的供应商，系统的保证电池安全性。
