高比能量电池安全难题待解欧阳明高提出三大建议

2018-09-26 08:20

热失控是如何产生的？

第三个方面，是热失控的诱因和电池管理。第一个诱因就是内短路，对在用电池和事故电池的分析发现，电池制造时均匀的极片在使用一段时间之后会产生折叠区域的破裂，容易发生局部的析锂，从而导致热失控。另外就是制造过程中的杂质也会引起内部的短路，我们把这个叫电池的癌症，因为不知道它什么时候诱发热失控，有时候往往会经历很长时间之后产生内短路。为此我们发明了电池内短路的一个替代实验方法，通过在一个特定电池里面植入记忆合金实现预期的内短路。

我们研究之后把内短路分成了四类，其中铝集流体和负极相连是最危险的内短路。也是必须要提前预警的，为此我们做了一系列的研究，并获得了内短路的三阶段演变过程。第一阶段，只有电压的下调，没有温度的上升；第二阶段才有温度的上升，第三阶段才发生急剧的温度上升现象，也就是热失控。根据这个演变过程，我们争取在前两个阶段把内短路判别出来，就可以提前15分钟将可能引发热失控的内短路预警出来，这一技术已经与宁德时代进行了合作。

第二个方面就是充电，我们通过测试分析搞清了过充热失控机理，在此基础上，通过热电耦合模型来预测电池过充热失控的表现。过充事故一般是微过充，比如电池的不一致性导致的，因为不一致，充电过程中有的地方已经充满了，有的地方还没有充满，就会导致有一些充满的电池微过充，接着就会在负极材料上析锂，产生锂枝晶，就是所谓的析锂，导致安全性变差，导致短路。

为了解决这一问题，我们开发了基于参比电极的无析锂快充技术，把负极的电位控制在零以上（零以下会析锂），这需要增加一个电极，即三电极。在三电极基础上，可以基于模型进行反馈和观察，这就是我们的无析锂快充技术，这种技术应用之后就没有析锂发生，而且充电速度加快。

第三个原因是老化。电池老化后的不一致性会扩大，这就是电池循环次数的增加不一致性会变得越来越大的原因，而随着容量一致性变差，电池管理的精确性也就很差。另外，低温环境下的老化会严重影响电池的热稳定性，发生热失控的自生热温度会降低，这就更容易导致热失控。