中國儲能網(wǎng)訊：在新能源汽車發(fā)展過程中，除價格高、續(xù)駛里程短和充換電基礎(chǔ)設(shè)施不足外，動力電池安全性是消費者和專業(yè)人士關(guān)注的重點。這個問題也影響到了動力電池比能量的提升。
“發(fā)展防短路、防過充、防熱失控、防燃燒及不燃性電解液是應(yīng)對動力電池安全性的關(guān)鍵”，武漢大學(xué)教授艾新平在11月8日于上海舉行的第14屆中國國際工業(yè)博覽會新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上強(qiáng)調(diào)。
鋰離子動力電池不安全行為的發(fā)生機(jī)制
艾新平分析指出，鋰離子動力電池除了正常的充放電反應(yīng)外，還存在很多潛在的放熱副反應(yīng)。當(dāng)電池溫度或充電電壓過高時，很容易引發(fā)這些放熱副反應(yīng)。
主要的過熱副反應(yīng)包括：1.SEI膜在溫度高于130℃時分解，使電解液在裸露的高活性碳負(fù)極表面大量還原分解放熱，導(dǎo)致電池溫度升高。這是引發(fā)電池?zé)崾Э氐母驹颉?
2.充電態(tài)正極的熱分解放熱，及進(jìn)一步由活性氧引發(fā)的電解液分解，加劇了電池內(nèi)部的熱量積累，促進(jìn)了熱失控。
3.電解質(zhì)的熱分解導(dǎo)致電解液分解放熱，加快了電池溫升。
4.粘結(jié)劑與高活性負(fù)極的反應(yīng)。LixC6與PVDF反應(yīng)的起始溫度約為240℃，峰值290℃，反應(yīng)熱為1500J/g。
主要的過充副反應(yīng)為，有機(jī)電解液氧化分解，產(chǎn)生有機(jī)小分子氣體,導(dǎo)致電池內(nèi)壓增大，溫度升高。
當(dāng)放熱副反應(yīng)的產(chǎn)熱速率高于動力電池的散熱速率時，電池內(nèi)亞及溫度急劇上升，進(jìn)入無法控制的自加溫狀態(tài)，即熱失控，導(dǎo)致電池燃燒。電池越厚，容量越大，散熱越慢，產(chǎn)熱量越大，越容易引發(fā)安全問題。
鋰離子動力電池不安全行為的引發(fā)因素
主要包括下述3種情況引起的短路：①隔膜表面導(dǎo)電粉塵、正負(fù)極錯位、極片毛刺和電解液分布不均等工藝因素；②材料中金屬雜質(zhì)；③低溫充電、大電流充電、負(fù)極性能衰減過快導(dǎo)致負(fù)極表面析鋰，振動或碰撞等應(yīng)用過程。
此外，還有大電流充電導(dǎo)致的局部過充，極片涂層、電液分布不均引起局部過充，正極性能衰減過快等過充因素。
鋰離子動力電池安全技術(shù)的進(jìn)展
電池安全設(shè)計制造、PTC限流裝置、壓力安全閥、熱封閉隔膜及提高電池材料的熱穩(wěn)定性等常規(guī)方法，有其局限性，只能在一定程度上降低電池不安全行為的發(fā)生概率。艾新平強(qiáng)調(diào)：要根本解決，需要研究防短路、防過充、防熱失控、防燃燒及不燃性電解液的新技術(shù)，建立電池自激發(fā)安全保護(hù)機(jī)制。
