詳解：動(dòng)力電池安全性的幾個(gè)問(wèn)題

　　還有的就是能否評估電池發(fā)生內短路的風(fēng)險?什么意思呢?現在很多大的汽車(chē)公司和手機公司拿著(zhù)電池來(lái)找我，要做評估。假如說(shuō)我有4家的電池，到底哪一家風(fēng)險最大?哪一家風(fēng)險最小?這個(gè)是很重要的，就是怎么樣評估呢?評估的東西有沒(méi)有科學(xué)依據?

　　如果能評估就可以在制造和設計上盡量地規范，這個(gè)也是推論的，也沒(méi)有科學(xué)依據，制造瑕疵怎么來(lái)評估和規避?如何應用?這些都是目前鋰電研究的深水區，全世界可能也就是一兩個(gè)科學(xué)家在做，大家感興趣可以看一看。

　　內短路如何引發(fā)熱失控?這個(gè)是這幾年做的工作，待會(huì )兒跟大家分享一下，內短路以后熱失控的過(guò)程怎么演變的?怎么控制?看能不能控制?是怎么研發(fā)的?是否可以控制?控制的原則是什么?用什么方法控制?這個(gè)研究確實(shí)是一個(gè)進(jìn)展，我們有一些工作也得到了社會(huì )的認可。

　　我們看看，電池鋰電的熱失控這個(gè)圖片大家都看過(guò)了，應該是比較熟的，如果右邊是溫度，隨著(zhù)溫度的升高會(huì )有一系列的反應，但是這些反應只是定性的，對每個(gè)電池不一樣，要有精確的反應，左邊看是放熱量，有不同的程度。當放熱反應的熱速率高于電池的熱速度時(shí)，電池內壓就會(huì )上升，容易產(chǎn)生熱失控。

　　我們看看一些典型的放熱都有什么?SEM分解，其實(shí)SEM的分解熱量非常小，但是在早期發(fā)熱，現在SEM做的穩定的已經(jīng)不是在早期另外最嚴重的就是正極的，充電鈷酸鋰，放出的氧氣和熱會(huì )把隔膜氧化等等，大概是這么一個(gè)早期的研究。也可以畫(huà)出那么一張圖，橫坐標是溫度，縱坐標是放熱，這里面有一個(gè)數值。

　　我們來(lái)看看這些各種材料里面對熱的貢獻是什么?比如說(shuō)負極，負極我們發(fā)現它的放熱的量和速率其實(shí)都跟它的比較面積正相關(guān)關(guān)系，當它的比較面積小的時(shí)候放熱就小，放熱比較慢，所以我們認為表面的反應放熱是主要的，有可能是SEM分解，這個(gè)跟比較面積有關(guān)系，這個(gè)是負極。那么正極也是，這個(gè)已經(jīng)是證實(shí)了，正極做熱重的時(shí)候會(huì )發(fā)生失重，而且尾氣里面是可以檢測出氧氣的，電解液也會(huì )放出大量的熱，各種熱量，放熱量是非常大的，這些技術(shù)也是來(lái)判斷材料的安全性的主要的手段。我們也可以看到材料可以做出DSC，放熱速率等等，包括熱重，失重，失氧。

　　隔膜也很重要，這里我要講一個(gè)，大家最關(guān)心的隔膜的shutdown，對于動(dòng)力電池幾乎就沒(méi)有用，為什么呢?如果電池的溫度達到了shutdown的溫度的時(shí)候，你關(guān)不關(guān)機已經(jīng)沒(méi)有意義了電池很快沖過(guò)溫度區域，使整個(gè)隔膜崩潰，所以這個(gè)是沒(méi)有用的，當然如果隔膜在較高的溫度下扛住較長(cháng)的時(shí)間是有用的，包覆技術(shù)可以做的很好，從材料當中把散熱材料做的很好的話(huà)，三元材料可以做到。8

　　還有散熱大家都知道很簡(jiǎn)單了，散不出去熱，這個(gè)電池一定要出問(wèn)題的，我們做了相關(guān)的研究，熱失控的過(guò)程，能夠定量地來(lái)發(fā)現它，自放熱的起始溫度T1，也可以發(fā)現急劇上升的點(diǎn)T2，各種的參數不一樣，代表了電池熱穩定性量的概念。

　　我們簡(jiǎn)單說(shuō)化學(xué)反應的放熱可以把電池溫度推到400度左右，電能推到另外的400度，所以一般的電池發(fā)熱的溫度都會(huì )超過(guò)400度，但是有一些現象會(huì )有1500-1600度的溫度，在車(chē)上把金屬燒化了，我們現在還搞不清楚什么原因，所以我們還可以發(fā)現在不同溫度下放熱的速率不同，速率越低應該是穩定，放熱速率越快安全性就會(huì )越差這個(gè)也是非常重要的。

　　所以有了這些過(guò)程我們就可以控制安全性，電池安全性就是它放熱溫度升高，引發(fā)新的放熱，再升高再放熱，再升高再放熱，我們叫它熱失控放熱的鏈式化學(xué)反應，如果把這個(gè)鏈切斷，這個(gè)電池是不是就不發(fā)生熱失控了?這個(gè)是控制熱失控的基本的科學(xué)原理，我們就可以把每個(gè)放熱的解析出來(lái)是什么什么放熱，我們通過(guò)化學(xué)的方法把這些東西的放熱等等控制住，就可以了，比如說(shuō)我們做的電池，我們用熱穩定性的正極，聚合物添加劑，熱穩定黏合劑，阻燃電解質(zhì)溶液等等，就可以達到電池的安全性。從化學(xué)的原理，減少內部化學(xué)反應放熱量，降低化學(xué)反應放熱速率，提高化學(xué)反應發(fā)生的溫度，降低電池溫度升高的速率這些都可以做到的。

　　回顧一下要解釋動(dòng)力電池的安全性，需要更多的同仁來(lái)關(guān)心和支持，加大研發(fā)力度，把安全性的問(wèn)題一步一步地解決。任何問(wèn)題只要我們做，哪怕是蝸牛爬也會(huì )到的，所以我希望大家都關(guān)心這個(gè)問(wèn)題，加大研發(fā)力度解決這個(gè)問(wèn)題。包括熱失控的控制，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，我想將來(lái)總有一天能控制住，我們期待這一天，謝謝大家!

　　主持人提問(wèn)：高能量密度能增加里程，那從高能量密度這方面還有快充對熱失控有沒(méi)有更高的要求，或者是更強的趨勢?

　　何老師：18650體積非常大的情況下做高密度有很大的挑戰，因為要塞進(jìn)去的隔膜要很薄，但是動(dòng)力鋰電池來(lái)說(shuō)，對于體積沒(méi)有比較明顯的限制，跟電池的安全性之間是沒(méi)有必然的聯(lián)系，不是說(shuō)能量高安全性就差，這個(gè)是沒(méi)有關(guān)系的。其實(shí)電池的安全性我們對很多電池做過(guò)評估，最后發(fā)現的結論是電池的安全性和電池是什么材料做的沒(méi)有關(guān)系，跟什么有關(guān)系知道嗎?跟廠(chǎng)家有關(guān)系，確實(shí)是這樣的，就是我們發(fā)現有一些廠(chǎng)家做的三元材料會(huì )比另外一些廠(chǎng)家做的還要安全，實(shí)際是跟廠(chǎng)家有關(guān)系的，這是一個(gè)問(wèn)題。

　　我覺(jué)得快充是現有的技術(shù)非常難以解決壽命的問(wèn)題，最近我也是對這個(gè)很感興趣，三星很多年前就感興趣這個(gè)快充，去年他們跟我聯(lián)系，希望我去講講快充的問(wèn)題，我一直沒(méi)有去，沒(méi)想到真的出事兒了，我要去講了我估計今天就不一定會(huì )出事兒。因為我做過(guò)評估，就是18650的動(dòng)力電池，知名品牌的動(dòng)力電池我們發(fā)現它的標識4C充放電，我們發(fā)現1C的時(shí)候就有很大的概率檢出安全性隱患了，可能這些隱患要很專(zhuān)業(yè)才能檢測出來(lái)，可能你們平時(shí)不會(huì )發(fā)現，但是我這個(gè)發(fā)現很有價(jià)值。

　　最近華為希望我幫他們檢測電池的安全性，這個(gè)確實(shí)是不一樣的，這個(gè)超出我們的預想，4C的設計大家覺(jué)得沒(méi)有問(wèn)題，其實(shí)我發(fā)現在1C的時(shí)候就可以檢測出隱患，所以我要告訴三星的話(huà)就不會(huì )出事兒，所以快充對壽命安全性極大的隱患，從我的知識來(lái)看目前這個(gè)問(wèn)題很難解決。