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電池熱失控是造成安全事故的主要因素嗎?

鉅大LARGE  |  點擊量:1272次  |  2019年11月21日  

熱失控是鋰電池危害程度最高且難以預測的風險,當電芯受到外力破壞引起短路或內部發生短路、過充情況時,電芯內部的溫度便隨之上升,一旦升至130度,SEI膜便開始崩解,并造成有機電解液直接與高活性正負極接觸,因而大量發生分解放熱反應,導致溫度與內壓提速上升、大量氣體產生造成電池快速膨脹,到達臨界溫度后正極崩解,釋放出更多熱能及氧氣,諸多因素迭加后造成升溫、分解、放熱的連鎖反應加劇,終至起火爆炸。


若將原本在150度左右便開始產生大量易燃氣體與熱能的聚合物電解液與隔離膜更換成在高溫下氣化較慢且不易燃的『固體電解質』,便能阻斷熱失控的連鎖反應,避免起火爆炸事故的發生,如同從釜底抽薪,不過,不同電解質體系的熱穩定性有著不小差距,例如氧化物陶瓷電解質的燃點在千度以上,能完全阻斷熱失控反應;而固態聚合物電解質大約在280度就會開始崩解,熱穩定性最差,目前尚未見到固體聚合物電池在三百度以上仍維持穩定的測試紀錄。


從上述鋰電池失控過程中可看出,大部分的副反應來自于有機電解液在化學及高溫下的不穩定性,即便不時能見到極層的絕熱保護涂層、阻燃添加劑的研發,仍是治標不治本,這也是近年來市場焦點逐漸由三元系電池轉移至固態電池研發的原因,利用固態電解質的穩定性創造高安全性、電池壽命更長、續航里程更加理想的新能源車,突破數十年來鋰電池所面對的發展屏障,提升電動車對燃油車的取代性。


另外,電動車輛分標委組織于去年發布了安全性國標<電動汽車安全要求>的征求意見稿,其中對熱管理、零部件阻燃的設計及測試方法都提出了建議或規范,在市場與政策的推動下,行業的安全規范與控管體系正日趨完備,期望新能源車能夠早日達到本質上的穩定與安全,為駕駛與乘客的生命財產提供保障,更替我國潔凈能源的發展增添助力。


由于電池是一項基礎科學技術,對整車的安全性、里程等性能有著重要的影響,因此下一代電池技術對電動汽車產業至關重要。因此,這個行業的重點是創造一個更安全的高能量密度電池。Prologium公司作為世界上唯一一家具有大規模生產固態鋰陶瓷電池能力的公司,成為行業標桿和投資領域的熱點。


除此之外,Prologium公司還成功地批量生產固態電池,是第一家將電池組與雙極+技術和為固態電池量身定制的機制相結合的公司,從而創造了一種大大簡化了冷卻系統、BMS系統和電池組保護機制的解決方案。將電池單元的空間利用率(組裝效率)提高到75%,比傳統電池組提高35%。


因此,電池組體積減少到傳統電池組的50%,重量減少30%,成本也減少了30%。這意味著電動汽車的行駛距離可以成倍增加,電動汽車可以更好地替代汽油車。目前,Prologium公司的固態電池樣品已被送往世界上的一級汽車制造商,并進行了合作計劃的測試。樣車將于今年第四季度推出。


Prologium正在向汽車公司、電池制造商和其他有興趣投資固態電池的相關企業開放技術許可證,旨在建立"固態鋰陶瓷電池聯盟",通過在全球范圍內發力,在短時間內領先競爭激烈的汽車電池市場。3月底,Prologium與中國領先的儲能系統制造商南都電源簽署了一項高級許可協議,短期目標是建設1GWh工廠。


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