在新能源汽车领域,锂电池动力电池由于具备相对较高的能量密度、输出功率等特点得到越来越广泛的应用。但锂离子动力电池的性能及寿命会随着不断地使用而衰减,更重要的是在不同的使用环境下会有不同的状况。比如在寒冷低温下容易出现比容量低、衰减严重等现象,高温下存在热失控导致自燃自爆的隐患。
7月20日,2018第二届中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛在深圳坪山盛大开幕。本届论坛由深圳市坪山区科技创新服务署指导,重庆车辆检测研究院有限公司与电动汽车资源网联合主办。对于电动汽车而言,目前主要的问题包括电池成本较高、里程焦虑、可靠性问题。在本届论坛上,清华大学核能与新能源技术研究院新型能源与材料化学研究室主任何向明主要就动力电池的安全可靠性展开分析。
2012年,国务院出台了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》,该规划明确了我国新能源汽车的发展将以锂离子电池纯电动汽车(LIB-EV)为主要方向。最近几年,锂离子电池纯电动汽车在我国已经成为新能源汽车的绝对主流路线,锂离子电池已经一统我国电动汽车动力电池市场。
基于上述关于锂电池安全问题的分析,可以从以下3个方面来提高锂电池的安全性:一是改善电极材料的热稳定性,积极提高电池本身性能;二是改进锂电池电解液,使用安全型的电解液;三是通过外部手段,优化锂电池的设计和管理等,对锂电池充放电过程进行实时监控和异常问题的及时处理,保证锂电池的使用安全。
目前锂离子蓄电池已成为手机、笔记本电脑等移动电子设备的基本配备电源,也已经开始应用于轻型电动车和混合电动汽车。然而,由于需求量飞速增长,锂离子电池的成本问题日益凸现,由于电池能量密度的提高,电池安全性事故也时有报道。目前锂离子电池行业即将发生结构上的重大调整,动力和储能电池的产业化伴随着材料、工艺和装备向重大技术革新的方向发展。
影响动力电池安全性能的因素贯穿了一个动力电池从电芯选材到使用终结的生命周期的始终,因此原因复杂多样层次丰富。电芯材料本身,电芯的制造过程,电池集成中关于BMS(电池管理系统)和安全性方面的设计和使用工况都是锂离子电池安全性表现的影响因素。
锂离子电池应用范围越来越广,这个行业的竞争也越来越大,经过几年的发展,我国锂电池隔膜取得了较大进步,成为全球锂离子电池的重要生产地之一。锂电池的安全与环保要求越来越高,隔膜作为锂电池内部的重要组成部分,它的安全性能也是锂电池行业重要考虑点之一。
锂电池在比容量、无记忆效应、长寿命、环保等综合性能远远超过其他二次电池,锂电池被称为“终极电池”,但为什么在大容量电池领域却没有见到锂电池的身影呢?关键问题是受到锂电池的安全性问题的制约。锂离子电池最大的安全隐患爆炸、漏液等。
锂离子电池出现安全事故,主要是由电极和电解液间的化学反应引起。电解液的溶剂为有机碳酸酯类化合物,它们具有高活性,极易燃烧。处于充电态的电池正极材料为强氧化性化合物,同时处于充电态的负极材料为强还原性化合物。
最近由日本正在推进“全固态蓄电池”的开发,将电解质替换成不会燃烧的陶瓷材料等固体,而且东京工业大学教授一杉太郎还说“现在智能手机充满电需要1小时以上,但新型蓄电池力争实现1秒内满充电。”
近日,在“2018中国新能源动力电池暨储能产业大会”新闻发布会上,国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟表示,根据国家动力电池技术路线图的规划要求,到2020年,锂离子电池的单体能量密度目标为350瓦时/公斤,他认为,从目前的动力电池技术来看,这一目标可能无法达到。
安全性问题是动力型锂离子电池在电动车辆中使用时最为关注的问题之一,其影响因素很多,包括正负极材料、隔膜、电解液以及电池设计与电源管理系统等一系列的问题。
近日,由北京市科委、北京有色金属研究总院、北京理工大学联合主办的2013(第八届)北京动力锂离子电池技术及产业发展国际论坛在京召开。陈立泉、屠海令等6位中国工程院院士出席会议并作了精彩发言。
随着锂离子电池在通讯交通和工业机器上的广泛运用,锂电池的安全问题也被我们重要关注,今天我们就来谈一下有哪些因素会影响到电池的使用安全。经过调查研究表明有以下几个因素。
锂离子电池是蕞晚研究而商品化进程蕞快的一种高性能电池。锂离子电池以其独特的优势目前以成为各个领域广泛应用的新能源。锂离子电池具有电压高、比能量高、循环性能好等特点,越来越广泛应用发哦3C市场领域、电动车(EV)和混合型电动车(HEV)市场领域、军事用途及空间技术领域。
就发展方向而言,作为汽车动力的锂离子电池,具有电池容量密度高、充放电效率高、体积小、重量轻等优点,是乘用车新能源化的必然趋势。但是,由于锂离子的化学性能和电池材料的可燃性,确保锂离子电池的安全性的难度要比镍氢电池的难度大得多,现阶段锂离子电池的安全问题仍旧是世界未解的难题。
锂离子电池已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑和其他小型便携电子设备,由于它们使用的锂离子电池容量小(1-2A·h以下),又大部分是单体电池使用,其电池的安全问题不太突出。即使这样,近年来,因为安全问题,日本索尼公司从全球招回约百万只笔记本电脑用电池。手机电池爆炸起火事件也偶有发生。
目前的锂离子电池安全测试和评估是在各种滥用条件下对成品电池进行各种安全测试,并在这些条件下测试磷酸铁锂材料和磷酸铁锂电池的优异安全性能。与锂离子电池的安全性相关的更重要的因素是由于材料和电池的固有原因而导致短路的可能性以及更高的短路概率。另一方面,由于在充电和放电过程中由锂枝晶的出现引起的内部短路的安全问题,放弃了使用锂金属作为负极的锂二次电池。
能源与环境问题是21世纪人类面临的重大问题,其中能量的存储与转换至关重要。目前,应用较为广泛的是锂离子电池。但是,锂在地壳中较低的丰度、较高的价格在一定程度上会限制其发展前景。此时,由于钠具有资源丰富、分布均匀以及价格低廉等优势,使得钠离子电池重新回到科研工作者的视野。