找到解决电动车电池热失控现象的方法

Published 26 Jul.2023 12:20(KST)

Yonsei大学Hong Jongseop教授团队
揭示机制并确认解决方案

韩国研究团队找到了破解电动汽车起火元凶——锂离子电池热失控现象的线索。

韩国研究财团26日表示，Hong Jongsup 延世大学教授研究团队开发出一项源头技术，有望提升以高能量密度著称、广泛用于电动车二次电池的高镍正极材料基锂离子电池的安全性，并提高电动汽车的可靠性。

锂离子电池凭借高效率推动了电动汽车续航里程的提升，但在遭受机械或电气滥用时，发生热失控的风险很高。热失控时会伴随气体生成等多种副反应，并可能引发爆炸，威胁驾驶员和车辆安全。尤其是高镍系正极材料的热稳定性下降，是导致热失控的主要原因之一。然而，迄今为止，关于镍含量在80%以上的正极材料中副反应的研究并未得到充分开展。热失控发生时，电池内部各材料在物理接触状态下会产生多种副反应，但此前的研究大多未进行材料间的组合实验，而是分别考察各电极中发生的现象，存在局限。

研究团队针对锂离子电池的四大组成部分——正极、负极、电解液和隔膜，围绕不同材料组合进行共计15种热分解实验，厘清了采用高镍系正极材料的锂离子电池热失控反应机理。同时，在根据电池各组成要素组合开展的热分解实验中，研究团队确认了不同的反应温度和放热量。在此基础上，反映活性物质及电解液随反应减少情况，开发出一套能够模拟不同温度下热量、体积和压力变化、可靠性较高的热失控反应模型。

研究团队提出的热失控反应机理和热失控反应模型，可在多种异常工况下预测电芯性能劣化及热失控的发生，有望克服大尺寸电池实验的多种限制，推动提升电池安全性的相关技术发展。

Hong 教授表示：“我们计划利用本次研究开发的机理和热失控反应模型，在多种异常工况下，对因隔膜熔融导致的电芯性能下降及热失控进行预测，并开展应用与验证工作。”他还称：“通过解决热失控问题，有望提升电动汽车安全性，扩大电动汽车普及，从而为相关市场的增长作出贡献。”