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谈锂离子动力电池的安全性问题:要从设计开始

导读: 要做安全性的电池要从设计开始,要尽可能降低可燃物质,降低正极氧化性,材料表面跟电极表面提高稳定性,改变表面SEI的接触。好的设计、正确的设计,优良制造的供应商,系统的保证电池安全性。

  近日,中科院物理所研究员黄学杰博士就“锂离子动力电池安全性问题”做了主题演讲,全文记录如下:

  很高兴咱们又在一年一度电动学会,电动汽车工业委员会的会议上聚首。我想讨论安全性的问题,我不想展示照片的,因为我想的话大家都知道电池大了以后会什么样的,也不想展示电池外部的照片,那都是各种圆锥形、软包的等等各种东西。我主要讲内部的东西。

  电池里面大家都知道有正负极、有电解液,在电解液跟正负极跟固体电解层,我想说电池为什么会爆炸,什么样的情况下会出问题。仔细看的话,电池的负极是什么碳排放,正极是氧化物或者是磷酸盐,电解液是有机的溶剂,负极是碳材料属于易燃材料,电解液是易燃材料,电池充电就更危险了,电池里面绝大部分,包括膈膜都是可燃物质。到负极储存以后电解液更难,这里面就是说还原性的东西,可燃性的东西很多,因为里面有太多可燃的东西了,这是化学电池的特点。这个里面有还原剂,没有氧化剂,只有灭火也是这个道理,空气隔绝时你这个烧不起来,如果有了氧化剂以后,在做出电池之前,这些材料本身并不是氧化剂,因为这些材料还原状态的。充了电以后就不一样了,变成高价钴会释放燃气。氧化剂、还原剂同时存在一种现象,我们的电池,充完电以后加热到100度非炸不可,氧化剂在高温下发生作用。从这一点来讲的话,要让你汽车爆炸威力减小下来,要做的事情是什么?尽可能减少里面的还原剂的量,提升的话,里面的正极稳定性,在一定范围内不要变成氧化剂,这种情况下才能避免电池出现热池混,氧化剂和还原剂装在盒子里面,混合以后就会触发点。第一步就是泄气,然后是破裂,空气进去了,如果你的电池箱里面没有灭火剂,更多火就起来了。所以这种情况下就知道,所以说对目前电池来讲的话,不同体系的电池,充完电以后跟易燃氧化物在一个盒子里面。

  不是说危险就不用,汽油也很危险,分析里面原因是什么?从三个方面解释,材料的选择影响电池的安全性,电池内部结构选择影响电池安全性,第三个是分享。

  材料还是讲了一点,这里面的材料,我指的是充完电以后的正极材料跟电解液放在一起,你就会发现如果这是NSN很快就干掉了,这不是一个大的电池,只是把电池里面充完电正极材料做点实验。NSM这是111,如果变成811的话NSM又不一样。材料本身是有区别的,在没有很好的鉴定情况下,要上大车踩个刹车是有必要的。

  所以说这里面的话,刚才已经讲了NSM在100多度时候就会出现残氧化性,因为结构分析可以看到,加热100多度就会发生善辩,发生高氧化系统分子氧,从膈膜到电解液,都是可燃物质就会着起来。负极跟电解液的话,碰到空气就着了。

  还有其他的问题,用磷酸解也不是不太安全的材料,在100度左右开始分解,100度以上分解更快,未来需要盐要变得稳定起来。

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