许艳华:锂离子电池是当前电动汽车最好选择

来源:中国汽车工业协会   发布时间:2016-03-24 14:33      设置字体:
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摘要:锂离子动力电池安全性问题在理论上是有解决方案,需各方加强协同解决。
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【高工锂电综合报道】 动力电池安全性是推广和使用电动汽车的前提,业界一直为此积极努力。但是,自搭载锂离子动力电池的汽车在全球范围内开始示范推广以来,世人一直对锂离子动力电池安全性心存疑虑,事实上也是一直有锂离子动力电池汽车电池安全性的一些负面信息传来,而国内的情况要更严峻一些。
 
  那么,锂离子动力电池安全性是不是在机理上就存在不可规避风险呢?对此,笔者通过与有关专家、研发人员交流,和对一些事故案例的跟踪了解,就锂离子动力电池安全性问题有以下几点认识,与关注电池安全性人士分享:
 
  第一,就电化学意义讲,相比其它材料,锂离子电池兼顾了电动汽车所需的比能量、安全、比功率、寿命等特性,以及相对低成本,在没有新材料体系发展成熟以前,锂离子电池应该是发展电动汽车最好的选择。从全球锂离子动力电池技术发展的情况看,安全性问题在理论上是有解决方案的,但是,要保证搭载锂离子电池的车辆安全性,不仅仅是技术问题,也不仅仅是材料本身和电池单体的问题,还包括相关研发和制造管理体系的完善,以及各方加强协同与合作问题。

 

中国汽车工业协会副秘书长许艳华

   第二,展开讲,电池安全性问题主要表现是燃烧和爆炸,其产生机制的根本原因是短路和过充导致的热失控,因此,防止因短路和过充导致热失控是解决锂离子动力电池的主攻方向。短路的成因有材料因素,有工艺因素,还有使用过程中如低温充电、大电流充放电、负极快速衰减等因素影响。过充主要是大电流充电导致。
 
  目前,防止热失控主要路径是:材料技术方面,开发阻燃隔膜、电解质体系、负极隔热层等,主要课题是如何实现耐高温阻燃、高强度、环保、易产业化和低成本;电芯制造方面,着力解决一致性问题,如防治粉尘、正负极错位、极片毛刺、电解液/质均匀性等,其中既有技术问题、也有生产系统质量管控能力问题;电池设计方面,开发电池自激发安全性技术,使电池具有自保护功能,如电池自发的充电电压钳制技术和自发的热控制技术;电池系统方面,开发高效热管理系统、电池管理系统以及高安全性的结构。这些技术在国际上有的已比较成熟,并应用于部分电池生产或整车搭载。

 

10月1日,特斯拉一辆Model S电动车的锂电池经碰撞后起火。

   第三,虽然热失控是锂离子动力电池安全的根本成因,但其是否发生则与产热量及速率、环境温度、湿度密切相关,换言之是个几率问题,如何使几率降到最低,是目前面临的最大挑战,相关材料及电池、电池与整车企业必须紧密协同,这一点至关重要。因为,不同整车企业、不同车型、不同使用条件和环境对电芯及电池系统的技术条件要求不同,在车辆开发阶段如果没有电池企业与车企的充分交流合作,电池系统安全隐患难以防范。
 
  如电芯容量大小对安全性影响问题,从热失控理论上证实了单体容量极限,小容量电池安全性高(如10Ah以下),但一些整车企业从车辆或设计需要,在没有对电池安全特性充分了解和对相关安全技术充分掌握的情况下,象买块手机电池一样从电池厂家购买和使用大容量电池来成组系统,缺乏有效防止热失控的技术保障,导致了安全事故多发。
 
  第四,应该加快建立跨领域的动力电池安全评价体系。在近日由中国工程院举办的锂离子动力电池安全性技术学术会议上,工程院陈清泉院士就此发出了呼吁:动力电池安全评价体系是关键的关键,重中之重。会议期间,中国汽车技术研究中心试验所王芳博士介绍了由工信部主导的汽车动力电池安全测试标准工作进展情况,包括BMS功能测试、振动测试、碰撞冲击测试、火烧测试、浸水测试等。
 
  但是,会上有专家提出,除了传统测试标准外,要加快电池安全几率预测、在用电池评价,以及加强对电池爆炸后产生的对人体伤害非常大的CO、HF(氟化氢)等有害气体控制的相关标准研究,并需要材料、电池、车企共同参与制定和完善相关标准,建立包括指导研发和生产一致性的规范、对新电池和在用电池评价、减低事故发生后伤害等在内的系统的安全评价体系。
 
  随着国家继续开展新能源汽车推广应用和防治大气污染及相关城市行动计划的实施,新能源汽车市场化进程将加快,上路的电动汽车会越来越多,电池安全性问题越发紧迫,研究机构、企业、行业要在政府有关部门的指导下切实把动力电池安全问题摆在首位,加强研究与合作,确保电芯、系统、车辆安全,确保人民生命安全!

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