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视点|陈清泉:电池安全需创新+管理两手抓

2016年08月31日 00:00:00
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导读

  因为电池有化学反应,就全生命周期而言,处理不当就会危险。最关键是要控制,不让它进入危险境地和污染环境。因此要“创新+管理”,一方面要创新技术,另一方面要监管好。

  电池安全是一个系统工程。像《易经》一样,系统辩证思维、价值共生、创新加管理,易经的代表图就是一半白、一半黑,通过黑白的分界曲线,白可以变成黑、黑也可以变成白,白中有黑、黑中有白,我认为就是“创新+管理”。

中国工程院院士 陈清泉

  从原材料纳米级到电池包纳米级,整个电池系统是一个交叉学科的复杂系统。电池安全包括化学安全、机械安全、功能安全。

  怎么来解决电池安全问题呢?发展固态锂电池。针对目前动力电池的发展情况,我非常同意,正负极材料改进后,用固体锂能得到进一步提高,然后到锂硫。但是不管怎么样,提高电池能量密度,安全性问题就会下降,因此我们一定要系统地看问题。为什么要进行针刺实验呢?就是因为针刺实验能模拟电池短路的情况,这是非常大的挑战。

  动力电池不但要考虑电池单体,还要考虑整体电池包。整个电池包涉及机械结构安全、电气安全、热管理安全、BMS监控等问题,电池的BMS跟充电管理配合,每一次充电检测电池一次,这样就能达成双向共赢。

  电池工程是一个整体的、一体化的设计。支持国家刚刚公布实施的电池包安全可靠性标准,不过对个别项目,我认为需要按照电池包车载情况区别对待。

  电池燃烧爆炸的原理是,电池发热—隔膜熔断—电池短路—温度升高—燃烧爆炸,应减少电池发热量,提高隔膜耐热的温度以降低电解液的可燃性。

  电池发热的话,热源是从哪里来的呢?这主要来自于电池工作产生的热量、电池材料不稳定产生的热量、电解液与电池内部之间产生的反应的热量、电池制作缺陷产生的热量。

  电池材料不稳定产生的热量热源是正极材料、负极材料、不稳定分解的放热,需通过掺杂、表面改进、减少发热量。

  电池和电池内部之间反应产生的热量怎么处理呢?热源主要是电解液自身分解发热,与正极材料、负极材料反应放热,与正极材料分解产物反应发热,与粘接剂发生化学反应放热。

  锂离子动力电池的安全对策,就是减少电池发热量,采用高耐热性的全陶瓷隔膜,以降低电解液的可燃性,当然用固体最好了。

  目前,国内各种储能电池、动力电池技术迅速发展,电池新原理、新技术、新材料层出不穷,锂离子电池、高能锂离子电池、锂聚合物电池、固态锂离子电池、钠离子电池、水系锂离子电池、水系锌离子电池、水系钠离子电池、锂硫电池、硫—锂离子电池、钠硫电池等等,这些都是化学的。

  因为电池有化学反应,就全生命周期而言,处理不当就会危险。最关键是要控制,不让它进入危险境地和污染环境。因此要“创新+管理”,一方面要创新技术,另一方面要监管好。(本文根据中国工程院院士在“中国电动汽车百人会夏季论坛”上的发言整理,未经本人审阅)

来源:新能源汽车报

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