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还在纠结电池材料?不燃烧电池技术告诉你什么才是最关键的

作者:刘永涛  信息来源:    发布日期:2016-03-20

  当行业还在为三元材料锂电池的暂停热议时,有人却要告诉你:过于纠结何种材料对电池更安全的意义并不太大,真正最影响电池安全的指标其实是电解液燃烧热。

  3月19日晚,北京水立方,主题为“More Than Safe”的微宏不燃烧电池技术发布会在这里举行。会上,曾经凭借首创10分钟快速充电技术在业内声名鹊起的微宏动力系统(湖州)有限公司,又带来了一项历时8年研发的全新“黑科技”——不燃烧电池技术。

  电池安全性问题的重要性毋庸置疑,特别是对于客车而言。正因为三元材料热稳定性较差,易造成与火药类似的“热失控”,所以基于安全底线考量,暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。但是,从此前的数百万台笔记本电池召回,到波音787电池自燃等事件来看,锂电池的安全性不可预测,燃烧不可控,“当今全球锂电池=自带火柴的油箱。”微宏公司首席执行官吴扬如是说。锂离子电池作为一个能量载体,在生产与使用过程中存在着不可控的内短路风险,依照目前行业内最高标准的18650电芯品控率2ppm来计算,每卖出10万辆车,就有1600辆存在自燃的高风险。

微宏公司首席执行官吴扬

  那么,如何解决电池的自燃问题?据介绍,微宏团队以“轴”和“不服”的精神,不仅实现了之前既定的10分钟快速充电和长寿命,而且在电池不燃烧技术方面实现了突破。微宏的不燃烧电池技术解决方案主要包括主动安全和被动安全两个方面,可以确保纯电动汽车不会无预兆自燃。


微宏公司研发副总裁刘文娟博士介绍锂电池内短路六大成因

  微宏公司研发副总裁刘文娟博士表示,锂电池内短路会造成“热失控”,这是电池自燃的重要原因。而锂电池内短路主要有六大原因:材料属性、生产工艺问题、循环过程中的损耗、不稳定设计、环境条件恶劣以及机械性损伤。同时,从微宏技术中心的测试数据来看,普通锂电池从室温到热失控,电解液燃烧热占比高达72%,而正极反应热和负极反应热占比分别是6%和5%。这也就意味着,要解决电池的“热失控”问题,必须从电解液和隔膜上做文章,“这是两大命穴”。




微宏公司研发副总裁刘文娟博士介绍微宏不燃烧电池

  为此,微宏研发出了不可燃烧的锂离子电池电解液。微宏公司研发副总裁郑卓群博士以普通锂离子电池电解液和微宏不燃烧电解液的对比实验,通过电解液加热后直接浸入电阻丝、加热到沸腾以后尝试点燃两个案例,证明了微宏不燃烧电解液的优势。

电解液对比展示

  不仅仅是不燃烧电解液,微宏的耐高温隔膜也是一大创新。据测试,在300摄氏度以上高温时,普通电池极易爆燃,而微宏不燃烧电池的耐高温隔膜则不会收缩,随着温度的继续升高开始碳化,但不会发生“热失控”,“具有良好的浸润性、极佳的整体通透性、高化学稳定性以及好的热稳定性,其热稳定温度要高于正极材料的热分解温度。”微宏公司首席技术官李翔表示。而现场展示的针刺测试也表明,微宏耐高温隔膜完胜普通PE隔膜。

针刺测试对比展示

微宏耐高温隔膜特性参数

  众所周知,燃烧有三个基本要素:可燃物、着火源(高温)和助燃物(空气)。如果说微宏不燃烧电解液减少失控能量,解决的是可燃物的问题,耐高温隔膜减缓能量释放,解决的是着火源问题,“这些都属于微宏不燃烧电池的主动防御技术,相当于拿走了锂电池这一‘自带火柴的油箱’的火柴与油箱,那么,‘智能热控流体(STL)’技术则是被动防御技术。”微宏公司研发副总裁仝志明博士表示,STL技术可以平衡电池组内部温度差异,延长电池寿命,同时利用外部循环实现更好的温度控制,而且由于STL密度比电解液的密度小,可以通过浸没的方式,使泄漏的电解液不接触空气,从而使安全更有保障。他举了一个小例子,去年感恩节前夕,英国伦敦的一辆双层巴士在安装电池时由于操作不当导致电解液少量泄漏,但因为有STL技术,所以即使过去了一周后才发现,也没有引发安全问题。而且STL可以很方便地通过BMS(电池管理系统)的绝缘检测功能对液体检测,及时发现电池组的漏液情况。



微宏公司研发副总裁仝志明博士介绍STL技术


  据介绍,不燃烧电解液+耐高温隔膜+智能热控流体技术,可以保障电池在500摄氏度以下100%不燃烧。此次发布会,实际上也是微宏的一场招商说明会。现场可以看到不少客车整车厂以及公交公司的代表。“我们希望与整车厂达成战略合作。由于产能限制,不燃烧电池最开始只能供应不超过两家整车厂。”吴扬强调,尽管微宏拥有不燃烧电池技术的知识产权,但对于同行是开放的。同时在价格问题上,“微宏最不喜欢卖便宜产品,因为研发是需要资金的,这样才是良性循环。不过,微宏愿意和所有的客户共同商量,实现双赢发展。”

  据了解,目前微宏不燃烧电池还没有在客车上做试验,但已在北汽、长安的出租车型上使用。未来,微宏还会将不燃烧电池扩展到汽车外的其他领域,如手机、充电宝等。截止到今年3月,共有1万多辆汽车配备了微宏动力电池,累计运营超过6.2亿公里,无因电池引起的运行安全事故,最长5年8000次循环最大电性能下降不超过7%。在北京,目前有超过一半的纯电动客车采用微宏快充技术。


与湖州总部现场连线

  在发布会现场,还进行了与浙江湖州微宏总部的现场连线,让大家亲眼见证了电池拆解实验。而各种实验综合起来看,仿佛“差点把电池下了油锅”。

  有人说,微宏的这场发布会是迄今为止国内客车业办得最牛的一场发布会,而微宏的不燃烧电池技术能否也像其介绍的那样牛,且让我们拭目以待。

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