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贾新光:锂电池安全性还有待提高

| 2020-10-25

最近杭州一辆电动出租车燃烧起火,最终烧毁。这个事件引发了人们对电动车安全性的忧虑。

我不是电池专家,这里只是给大家提供一些参考资料。

锂动力电池的安全性问题是世界性难题,这个问题还不能说就已经解决了。

第二十五届世界新能源汽车大会期间,比克电池有限公司首席技术官毛焕宇和湖南科力远新能源公司首席科学家宋立发认为锂电池的安全性仍有待提高。锂电池起火、燃烧甚至爆炸的隐患目前仍无法完全消除。车辆发生碰撞可能导致电池正负极材料冲破隔膜,刹车时能量快速回充至电池时瞬间的超高电流等原因都会导致电池发生短路、温度升高,引起燃烧甚至爆炸。起火的原因是碰撞、短路导致锂离子析出,与空气接触会发生起火、燃烧。另外,锂离子电池的电解液是有机电解液,这些物质与空气接触后更容易起火燃烧。 电动汽车刹车时能量回收时的电流可以高达250-300安培,超高电量如果不能分流,很容易引起短路。

赛恩斯能源科技总经理李革臣认为:“从工作原理上讲,一箱汽油比锂电池更安全。汽油储存在油箱中,在没有外界氧气和明火的情况下是安全的;而锂电池则不同,电池的能量储存在电池内正负极之间,正负极则浸泡在易燃的电解质溶液中,并且中间只有一层20微米厚的隔膜隔开,在没有外界任何条件下,电池内部结构本身就具备正负极能量释放产生热量发生燃烧的条件。”

据李革臣教授介绍,单体大容量电池在安全性上会面临以下几个问题:

1、 一个体系能量内能量越大就越危险,锂电池就是个典型的例子,同样的材料和制作工艺下,要同时实现电池能量增大而危险性减小是不现实的。

2、 由于电流叠加原理,电池极耳附近是电流叠加的汇集点,这会使大单体电池级板的各处电流密度不均匀,进而局部温度过高。

3、 电池在工作中,中心位置的温度是很高的,电池体积越大,由内到外的温度梯度就越大,内外温差越大,因此根据热力学第二定律,外部电池温度相同的情况下,大容量电池的内部中心温度会很高。

4、 电池内的化学物质反应发生变化会导致体积变化,电池体积越大,极板变形就越厉害,引起电流的不均匀变化。

“电池的工作原理就是这样的,这就致使我们要更重视动力电池的安全,遗憾的是,现有的安全检测方法并不能有效地检验锂离子动力电池在实际应用过程中的安全性。”

李革臣认为:“动力电池出现安全问题的概率是百万分之一到千万分之 一。电动车还少的时候这个概率并不起眼,但车辆数量多了后就会险象环生,并且电池使用期限内时间越长安全性就越差。企业面临的困难在于千万分之一概率发生的问题,很难用几十辆样车和几万公里的测试进行检验而得出安全性结论。”在新能源车推广过程中,若动力电池频繁地发生安全事故,势必对电动车的推广造成极 大负面影响。

曹建华先生认为:我的专业是高能材料和核武器,我对爆炸有自己的理解,高的能量就意味着不安全,我们锂电池一直不断地追求高的能量,也就意味着更不安全,好比一颗炸弹,炸药装的炸弹越多意味着爆炸的威力更大,但是我们看到现在炸弹其实很安全,我们在仓库里面放了十年、二十年也不会炸,制造过程当中也不会炸。只有在我们需要它炸的时候才会一定会炸,这是一个高的可靠性的要求。我们做电池也是一样的,相当于能量越高爆炸威力会越大,但是威力越大并不意味着它一定会炸,这只是一个概率的问题。我们所要做的工作就是不断建立这种概率,希望从1PPM、PPPM或者是BM,1BM、1BBM,我们了锂电池离不开它,需要我们从材料到电池的设计、制造,以及锂电池的运行,包括了这 个管理系统去克服一系列的困难,来实现他的安全性。我们需要的就是一个从原材料、设计、制造到运行管理,整个一套系统的东西来建立它的不安全的概念。

我个人认为动力电池从材料、从设计、从制造来看,这些问题已经基本上解决了,安全性可能在一般的情况下不是一个问题了。为什么今天还把它作为一个议题来讨论呢?因为生命是最宝贵的,即使是非常小的概率的事件也是不可接受的。我们说得更准确一些,对于动力电池的安全性的问题,如何避免大规模生产以后不出现有危险的电池,我觉得这样可能更加准确一些。怎么样解决这个问题?在一般的技术设计问题解决以后,实际上是一个过程的问题,生产质量过程管理的问题,最近大家不再抱怨小型锂电的问题了,说话在业界、技术界、产业界这个问题已经解决了,对于动力电 池的问题我相信只要这个问题通过一段时间学习的积累,这个问题也是一定能够解决的。但是我们的确要非常地重视它,在真正的产业化、规模化以后,如果出现一两次事故的话对我们这个产业链会形成一个非常大的影响。

有的资料说:一个手机锂电池内含锂金属不足5g,一辆最初始的电动微轿,若储电30kwh以上,其电池组内含锂金属约50kg左右,手机电池的爆炸尚会令人谈虎色变,一组微轿电池若发生万一,后果不可想象。

 
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