钜大LARGE | 点击量:740次 | 2018年10月21日
控制电池安全,最重要是什么
安全电池是一种新型的高科技电池产品,采用高安全系数的电路材料制造,在保证高容量、长时间放电、久用、耐用的同时,能有效遏制电池漏电、防高温、电力稳定性强的安全电池。其理念来源于网游电池,是在继承网游电池高容量、持久耐用的基础上,进一步提高产品安全性创新高科技产品。
电池安全是一个系统工程。从原材料纳米级到电池包纳米级,整个电池系统是个学科交叉的复杂系统。
电池安全包括化学安全、机械安全、功能安全。怎么解决?发展固态锂电池。
动力电池不但要考虑电池单体,还要考虑整体,所以电池包作为一个整体应该也要承担安全责任,毕竟整个电池包涉及机械结构安全性、电气安全性、热管理安全、BMS的监控等多个方面。
国家刚刚公布实施了电池包的安全可靠性标准,但对个别项目也需要按照电池包具体的车载情况区别对待。
首先,要搞清电池爆炸燃烧的原因。从电池发热—隔膜熔断—电池短路—温度升高—燃烧爆炸,这是一个链条,怎么应对?应当减少电池发热量,提高隔膜耐热的温度和降低电解液的可燃性。
电池发热的热源从哪里来的呢?电池工作产生的焦耳热量、电池材料不稳定产生的热量、电解液与电池内部之间产生的反应的热量、电池制作缺陷产生的热量都可能是电池发热的热源。
其中,电池工作产生的热量是因为电池的内部短路、离子迁移产生的,怎么应对?减少电池的内部电阻;电池材料不稳定产生的热量热源就是正极材料、负极材料、不稳定分解的放热,怎么应对?通过掺杂、表面改进、减少发热量等方法解决;电池制造产生的热量热源是因为电池极片制作不均匀,导致局部电阻过大温度过高,电池设计不合理,电池内部发热大于散热,怎么解决?合理设计电池结构,制作没有缺陷的极片。
至于锂离子动力电池的安全对策,就是减少电池发热量,采用高耐热性全陶瓷隔膜,降低电解液的可燃性,当然电解液用固体最好。
可以看到,各种储能电池、动力电池技术迅速发展,电池新原理、新技术、新材料层出不穷,锂离子电池、高能锂离子电池、锂聚合物电池、固态锂离子电池、钠离子电池、水系锂离子电池、水系锌离子电池、水系钠离子电池、锂硫电池、硫—锂离子电池、钠硫电池等等,所有这些东西都是化学的。化学反应有两个毛病:化学反应需要时间,所以充放电需要时间;化学反应有不安全性问题。
因为电池是有化学反应的,就全生命周期而言,处理不当就有危险。最关键是要控制,不让它进入危险境地和污染环境,所以靠什么?管理加创新,一方面要创新技术,一方面要监管好。
而超级电容是物理反应的,不是化学反应,所以是安全的。虽然超级电容没有化学问题,是物理的,充电快、放电快,可惜能量密度低。但如果研发量子物理电池,可以提高能量密度。
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