动力电池安全防控技术要解决三个“安全”

近年来,电动汽车火灾事故呈快速增长的态势,安全问题日益凸显,成为行业一大痛点。“目前,电动汽车着火率约为0.03%,略高于传统燃油车。”在7月22日举办的2022世界动力电池大会“全球先进动力电池前瞻技术突破”分论坛上,欧盟科学院院士、中国科学技术大学教授孙金华指出,“三元锂电池的起火率高于磷酸铁锂电池,起火事故主要发生在车辆行驶阶段和充电阶段。高温时期最容易发生起火。”   孙金华介绍了动力电池热失控的机理、火灾行为规律和安全防控技术。他指出,当前动力电池安全防控技术主要围绕电池本体安全、使用过程安全和消防安全三个方面。   谈到锂离子电池起火的原因,孙金华表示,电池是氧化剂和可燃剂的化学物,本就容易发生事故。他指出,一般来说,电池的正常使用温度不高于40.当电池内累积的热量无法及时散出,电池温度超过安全阈值时,就容易引起热失控反应。   根据热失控临界温度和标准化热释放速率峰值,业内将锂离子电池火灾的危险性分为五级。   “电池热失控后会产生大量可燃气,其中以氢气为主。和磷酸铁锂电池相比,三元锂电池能产生更多的可燃气。而这种可燃气体正是电池爆炸的根源。”孙金华说。   孙金华介绍,当前动力电池安全防控技术主要围绕三个层面。一是电池本体安全,即从材料和工艺等角度提升电池安全性。例如研发难燃或不燃电解液,更高熔点的有机隔膜、无机隔膜和高稳定性正极材料等。二是电池使用过程中的安全,即强化热失控预测预警技术。目前业内研发出的相关技术可对动力电池火灾进行三级预警,分别为故障预警、热失控预警和火灾报警。三是消防安全,即研发高效灭火和抗复燃技术。目前,业内已研发出兼具化学灭火功能和物理降温功能的灭火剂,并针对动力电池火灾的特性,开发出灭火药剂释放程序控制方法,实现了带电电池系统的快速灭火,并解决了电池降温和抗复燃问题。   展望未来的电池安全研究,孙金华认为,要发展本质安全型动力电池,从电池材料、全电池系统安全设计和生产工艺方面提高动力电池安全性;要研发新型高性能高安全电池,例如固态电池、钠离子电池等;要发展极早期故障诊断与热失控精准预测技术,实现隐患事故的早期处置和事故预警;要推进智能一体化的安全防控技术,形成涵盖热管理、故障诊断、热失控预警、灭火协同的智能一体化安全技术。   孙金华介绍,随着我国新能源汽车的快速发展,电池相关产业也得到迅速提升。目前,中国是全球最大的锂离子电池生产国,产能约占全球总产能的60%。未来,锂离子电池将朝着高能量密度、高安全、长寿命和低成本方向发展。   (本版文章作者张维佳)

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