欧阳明高:动力电池的安全问题归根结底是电池热失控的过程
发布日期:2024-02-19 12:43    点击次数:99

  动力电池作为新能源汽车的核心部件,其高比能、高安全仍是未来的发展方向。“整个电池技术的创新周期我们认为大约是30年,这代锂离子电池是1990年开始的,真正用是2000年,我们预计2030年会有一次全方位的革新,也就是周期30年,从2000年开始第一个十年主要是解决动力化的安全问题,因为锂离子电池用于动力,第一个问题就是安全,现在还在继续解决。”

  《中国经营报》记者了解到,作为长期致力于该领域研究并取得丰硕成果,清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高作以《高比能电池安全研究与高性能新型电池开发》为主题在新能源科学与交通电动化国际论坛上做了分享。他表示,电池的安全问题,从科学的角度来看,是电池热失控的过程,由各种诱因过充过放等导致电池内部温度上升,超过正常电化学反应过程,出现放热的副反应。“副反应会加速电池温度上升,当达到临界点每秒钟上升1000摄氏度,热失控发生。热失控发生之后,会在整个电池系统中蔓延,蔓延就像我们点燃了鞭炮一样,导致最后的事故。”

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  “被动安全做到了安全电池,为我们的动力电池和储能电池提供新方法。我们从主动安全正在开发下一代智能电池,安全电池已经全部产业化。要产业化的就是智能安全电池,是将安全技术、智能技术全部结合起来产业化,应该在2025年。我们的全固态电池预计在2027年到2030年之间规模产业化。”欧阳明高认为,整个电池技术的创新周期大约是30年,这代锂离子电池在动力方面应用是在2000年左右,预计2030年会有一次全方位的革新,也就是技术创新周期是30年。“从应对问题的维度来看,2000年开始第一个十年主要是解决动力化的安全问题,因为锂离子电池用于动力,第一个问题就是安全,现在还在继续解决。手机电池从2010年就开始智能优化了,如今的动力电池产业规模已经很庞大,降本增效的主要途径是用智能化手段推动全动力电池全产业链的技术革新。第三个十年我们认为现在正在发生的是新材料的换代,也就是以固态电解质研发为核心的全固态电池,这个要到2030年才会成熟,但是现在已经开始了。”欧阳明高分析道。

  值得关注的是,固态电池是当前行业赛道的热议话题。欧阳明高表示,全固态电池在技术材料等方面尽管已经有长足的进展,但尚存安全性问题。

  “全固态电池并不是绝对安全的,我们团队第一次在国际上发表文章向大家表明全固态电池也有热稳定性问题,也会释氧,这是业内第一次有人提出这个问题。基于上述研究,我们进一步做了它的热失控的机理——分析表明,有两条失效路径,一条是气固反应,一条是固固反应,气固反应就是固体跟氧气反应,这跟锂离子电池有点像,这条路径我们认为是有点危险的。另外一条路径是有某些硫化物固态电解质,但还有一些硫化物固态电解质的固固反应,固固反应的温度会比较高,都在300摄氏度以上,这个我们就认为还是可以的。”欧阳明高分析道。

  为此,欧阳明高团队建立了相应的电池安全技术体系,包括三个方面:主动安全应对各种诱因,开发产品为智能电池;本征安全主要是提高电池本身材料的热稳定性,防止热失控的发生,并打造全固态电池;被动安全与安全电池,包括蔓延过程、防控设计和系统开发。

  资料显示,新能源科学与交通电动化国际论坛大会由欧阳明高院士发起,eTransportation国际交通电动化期刊主办,以科技创新为主线,以新能源科学与交通电动化的交叉融合为方向,展开深入研究讨论与交流。本届论坛由1场重磅主论坛、3场专题活动、9场主题论坛共同构成。已召开三场专题活动“应对气候变化低碳能源国际论坛”、“第7届电池设计与管理青年学者论坛”、“eTransportation编委与作者圆桌论坛”,引发高度关注。开幕式及主论坛,国内外院士、专家学者,以及高校科研机构、企业界、国际组织等近千名代表参会。