【第一電動(dòng)網(wǎng)】（特約作者 李浩晨）鋰離子電池的正極材料主要分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鈷錳酸鋰三元材料等這幾類。在對(duì)動(dòng)力鋰電池技術(shù)的路線進(jìn)行選擇時(shí)，無(wú)非從制造成本、能量密度、循環(huán)壽命、熱穩(wěn)定性和安全性上來(lái)進(jìn)行綜合比較，那么上述正極材料各有優(yōu)劣。那么針對(duì)暫停三元鋰電應(yīng)用于電動(dòng)商用車上來(lái)說(shuō)，著力點(diǎn)應(yīng)該在安全性上。

電池材料性質(zhì)對(duì)安全性的影響

鋰離子動(dòng)力電池的安全事故發(fā)生主要是由于各種因素作用產(chǎn)生的熱量積累在電池內(nèi)部突然釋放，造成溫度升高使得內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生并形成燃燒乃至爆炸。動(dòng)力電池之所以會(huì)出現(xiàn)安全事故不能光從正極材料本身來(lái)看，比如就有研究對(duì)錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料這三類電池的燃燒性及危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明從易燃性和釋熱性來(lái)看，石墨負(fù)極是電池組件中最容易著火的組件，而且也是熱釋放強(qiáng)度最大的組件，其次是隔膜、正極。根據(jù)AHP法計(jì)算得到的電池組件火災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)，三類鋰離子電池體系的火災(zāi)最大危險(xiǎn)源均為隔膜，原因在于隔膜的熱釋放速率相對(duì)最大。

采用其他正極材料的動(dòng)力電池用在電動(dòng)汽車上并不是沒(méi)有發(fā)生過(guò)安全事故，導(dǎo)致事故發(fā)生的原因各不相同。單獨(dú)從正極材料而不結(jié)合使用環(huán)境來(lái)說(shuō)安全性是沒(méi)有任何說(shuō)服力的。

而負(fù)極對(duì)動(dòng)力電池安全性的影響主要通過(guò)與電解液之間的反應(yīng)、黏結(jié)劑種類與含量、顆粒尺寸、表面SEI膜等進(jìn)行。另外作為電池組成部分之一的電解液通常含有大量有機(jī)類化合物，極易燃燒。它的分解反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱和可燃?xì)怏w進(jìn)一步加速正極的分解，會(huì)導(dǎo)致更多放熱反應(yīng)的進(jìn)行。在出現(xiàn)金屬穿刺電池內(nèi)部形成大面積短路和電池受到擠壓隔膜破裂導(dǎo)致正負(fù)極片短路這樣的意外事故時(shí)，電池內(nèi)部能量通過(guò)短路電阻形成的高溫會(huì)造成電解液發(fā)生反應(yīng)使得動(dòng)力電池出現(xiàn)安全事故。

電池制備與使用對(duì)安全性的影響

動(dòng)力電池的安全性要從整體設(shè)計(jì)出發(fā)，不僅與組成電池的各種材料性質(zhì)有關(guān)，而且與電池制備技術(shù)和使用環(huán)境有關(guān)。例如從整體設(shè)計(jì)上看，一般電池的容量較高意味著具有較高的放熱量，而體積大的電池組就會(huì)散熱相對(duì)困難，熱量更容易被累積，從而導(dǎo)致熱穩(wěn)定性降低。受到電池容量和體積大小的影響，動(dòng)力電池的安全性與動(dòng)力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的關(guān)系。因此電池的PACK以及BMS在安全性上的重要性不言而喻，再安全的電池在設(shè)計(jì)不合理的結(jié)構(gòu)和不成熟的BMS管理下也會(huì)發(fā)生安全事故。

從制備技術(shù)來(lái)看，正負(fù)極容量的配比大小能夠影響到動(dòng)力電池的安全性能，尤其是過(guò)充安全性能。當(dāng)正負(fù)極漿料在配制上出現(xiàn)混合不均一或在進(jìn)行涂布時(shí)的均勻度控制不當(dāng)，黏結(jié)劑、導(dǎo)電劑和一些活性組分會(huì)在部分區(qū)域進(jìn)行富集。過(guò)充過(guò)放會(huì)導(dǎo)致在該區(qū)域出現(xiàn)金屬鋰的析出或電池的變形。生產(chǎn)過(guò)程中的電池單體不一致性也會(huì)造成安全性的下降。

各種鋰電池的生產(chǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)能夠在一定程度上保證它的安全性。目前對(duì)于動(dòng)力電池安全性的研究，一般是通過(guò)短路測(cè)試、擠壓測(cè)試、針刺實(shí)驗(yàn)、熱箱測(cè)試、過(guò)充過(guò)放等項(xiàng)目檢測(cè)電池能否發(fā)生漏液、燃燒甚至爆炸等現(xiàn)象來(lái)判斷電池是否安全。然而汽車在道路運(yùn)行當(dāng)中是各種環(huán)境因素疊加在一起作用在動(dòng)力電池組上，影響動(dòng)力電池組安全性的使用因素復(fù)雜多變。

雖然工信部將組織開(kāi)展對(duì)三元鋰電池的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，暫停三元鋰電池在商用車上的應(yīng)用。從安全角度出發(fā)，這無(wú)可厚非。但從業(yè)人員不必憂慮憤慨，做好自身的本職工作，用事實(shí)去證明三元是否適合。其實(shí)不光是安全性問(wèn)題，目前對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的其他認(rèn)識(shí)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不夠，這何妨不是一個(gè)借機(jī)去解決需要解決的問(wèn)題?？梢灶A(yù)見(jiàn)到往后兩年內(nèi)的新能源汽車事故發(fā)生的概率，與其亡羊補(bǔ)牢不如未雨綢繆，中國(guó)的新能源汽車事業(yè)仍需要大家一起努力。

電池路線之爭(zhēng)由來(lái)已久，這次三元材料動(dòng)力電池被開(kāi)刀，您對(duì)此有何看法？有何建議？第一電動(dòng)懸賞征文第一期最高獎(jiǎng)金5000元，投稿郵箱：content@d1ev.com、yxh@d1ev.com

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >