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歐陽明高:電池熱失控的三個特征溫度和發生機理
2019-10-10 11:07:50 來源: 新華網
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  新華網北京109日電?107-8日,第三屆國際電池安全大會在京召開。中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高團隊在全球率先對大容量動力電池進行了ARC試驗,闡明了電池熱失控的三個特征溫度和發生機理,并介紹了熱失控和熱蔓延的控制研究進展。

  歐陽明高稱,經過大量實驗研究,總結出了電池熱失控的三個特征溫度:自產熱起始溫度T1,熱失控引發溫度T2、熱失控最高溫度T3。其中,T2是最關鍵的一個。他透露,通過對T2的探究,發現正極釋氧、負極析鋰、隔膜崩潰,這三個原因是最終引發熱失控形成T2的主因。

  內短路是引發熱失控的一大原因,其可控復現是一大難題。歐陽明高及其團隊發明了一種新的方法,用記憶合金植入電池,加熱到一定溫度,讓記憶合金的銳利的尖角翹起,觸發熱失控。從文獻和團隊的研究發現,內短路主要有四種類型,有些可以立即引發熱失控,有些緩慢演變,有些可能不危險,有些在演變之后會很危險,還有一些內短路是一直緩變,還有一些內短路從緩變到突變,有各種各樣的類型。通過內短路檢測的算法以及一系列的工程方法等,可以提高電池管理系統安全管理的能力。

  “沒有內短路照樣有熱失控”。歐陽明高說,正負極的物質交換,形成劇烈反應,也會引發的熱失控。為此,要基于數據庫對材料進行改進,主要是兩條,一個是正極材料的改進,一個是電解質。

  “不僅僅是固態電解質,更多的是電解液的添加劑、高濃度電解質、新型電解質大有可為。”

  析鋰是影響電池生命周期安全性的主要因素。析出鋰會直接跟電解液發生劇烈反應,引發大量溫升,可以直接誘發熱失控。在析鋰研究時,歐陽明高及其團隊通過簡化的P2D模型,推導出不析鋰充電的曲線。通過與企業合作,無析鋰充電的實時控制目前也取得了很大進步。

  在研究中,通過熱失控的蔓延測試,了解熱傳導的規律,進一步通過參數化模型進行熱蔓延抑制的精細設計。“電池只隔熱是不夠的,還要有散熱的設計。還有一些電池隔熱、散熱必須全部一起上才有可能做好。”歐陽明高說。

  第三屆國際電池安全大會由清華大學電池安全實驗室主辦,會議主題是“為電動汽車制造更安全的高比能電池”。與會各方共同討論了電池熱失控機--熱誘因及防控方法、電池熱失控發生機理與抑制方法、電池燃燒爆炸特性及火災安全、電池系統熱失控蔓延與熱管理、電池析鋰與快充安全、固態電池安全性問題等六方面的內容。

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【糾錯】 責任編輯: 劉牧平
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