欧阳明高:新能源汽车电池热失控的三个特征及解决方向

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10月7-8日,第三届国际电池安全大会在京召开。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高团队在全球率先对大容量动力电池进行了ARC试验,阐明了电池热失控的三个特征温度和发生机理,并介绍了热失控和热蔓延的控制研究进展。

欧阳明高称,经过大量实验研究,总结出了电池热失控的三个特征温度:自产热起始温度T1,热失控引发温度T2、热失控最高温度T3。其中,T2是最关键的一个。他透露,通过对T2的探究,发现正极释氧、负极析锂、隔膜崩溃,这三个原因是最终引发热失控形成T2的主因。

内短路是引发热失控的一大原因,其可控复现是一大难题。欧阳明高及其团队发明了一种新的方法,用记忆合金植入电池,加热到一定温度,让记忆合金的锐利的尖角翘起,触发热失控。从文献和团队的研究发现,内短路主要有四种类型,有些可以立即引发热失控,有些缓慢演变,有些可能不危险,有些在演变之后会很危险,还有一些内短路是一直缓变,还有一些内短路从缓变到突变,有各种各样的类型。通过内短路检测的算法以及一系列的工程方法等,可以提高电池管理系统安全管理的能力。

“没有内短路照样有热失控”。欧阳明高说,正负极的物质交换,形成剧烈反应,也会引发的热失控。为此,要基于数据库对材料进行改进,主要是两条,一个是正极材料的改进,一个是电解质。

“不仅仅是固态电解质,更多的是电解液的添加剂、高浓度电解质、新型电解质大有可为。”

析锂是影响电池生命周期安全性的主要因素。析出锂会直接跟电解液发生剧烈反应,引发大量温升,可以直接诱发热失控。在析锂研究时,欧阳明高及其团队通过简化的P2D模型,推导出不析锂充电的曲线。通过与企业合作,无析锂充电的实时控制目前也取得了很大进步。

在研究中,通过热失控的蔓延测试,了解热传导的规律,进一步通过参数化模型进行热蔓延抑制的精细设计。“电池只隔热是不够的,还要有散热的设计。还有一些电池隔热、散热必须全部一起上才有可能做好。”欧阳明高说。

来源:新华网汽车

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