談不燃燒電池：如何不燃燒？如何商用？
時間:2016-03-24 09:36來源:雷鋒網 作者:西顧
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在電動汽車如此受追捧的今天，有一個噩夢始終縈繞在汽車廠商以及整個汽車行業中揮之不去，那就是電動汽車的“自燃”事故。
2006 年吳揚創立微宏的時候，就給公司制定了動力電池的三大目標：快充、長壽命和不燃燒。讓人不敢相信的是，這家公司在成立初期沒有任何動力電池相關經驗，甚至連研發需求都提不出來，但是就在短短幾年后微宏卻在動力電池快充領域占得一席之地。
據官方統計，微宏的電池方案已經在歐洲 4 個國家，中國 27 個省市裝載了一萬多輛公交車和商用車，這些車總運行 6.2 億公里。至今還沒有任何一個因電池引起的安全事故。
現在這家公司又宣布，他們用了八年時間攻克了一項新的電池技術：不燃燒電池，這是他們實現的第三個目標。這種技術，解決的正是動力電池的自燃問題。
如何將電池做到“不燃燒”
在發布會后的媒體專訪環節中，吳揚表示：“我們的團隊是做隔膜技術方面當之無愧的專家……某種程度上電解液可以被拷貝，但是我們可以通過隔膜技術設立門檻。”
為什么用八年的時間解決隔膜技術？吳揚的解釋是，隔膜工業買不到標準設備，買不到生產線，沒有人知道，每家公司都高度保密，所有東西都要自己琢磨。
從技術原理上說，微宏團隊并不認為“安全性”的差異體現在正極材料上。“不燃燒”電池的秘密是從電解液和隔膜著手，那么這種電池究竟是如何做到不燃燒的？
1、不會燃燒的電解液
大部分鋰離子電池發生燃燒事故主要是因為電池內短路引發的熱失控導致的。絕大部分熱失控的放熱來自于電解液，其中電解液的放熱占了 72%。
電解液是可燃的，它會漏氣，遇到高溫、氧氣甚至會發生爆炸。所以微宏研究的重點之一是確保電池在熱失控時電解液不會燃燒。電解液不燃燒就等于徹底扼殺了熱失控發生的可能性。
在現場，微宏團隊的研發人員放出了兩組視頻：一組顯示的是將市場上常見的鋰離子電池電解液加熱到沸騰的時候，它冒出的蒸汽用火一點就著，而且火是不斷的，直到電解液揮發的蒸汽燒完為止。
另外一組顯示的是微宏的不燃燒電解液，通過溫度計顯示，當溫度達到176.8度的時，不燃燒電解液開始沸騰，蒸汽往上冒，這時候用火點不著，甚至冒出的蒸汽將火苗撲滅。
研發人員解釋，當電池由于各種原因發生內短路而導致熱失控，電池系統內部很多零部件或者局部元件，比如電線會因為局部受熱瞬間升溫，所以他們的電解液要模擬當出現熱失控的時候電解液不會燃燒。
2、“凱芙拉”隔膜
微宏 CTO 李翔在會上介紹，目前動力電池所用的隔膜目前基本是兩種：聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）的復合隔膜，熔點基本在 130 度左右。在這個溫度下，PE 和 PP 隔膜會發生軟化、收縮，從而使內短路的面積擴大。
一開始李翔和他的團隊采用 PVDF 做隔膜材料，它的熔點高于 PE 隔膜，不可燃，化學穩定性好。但是后來他們發現當電池發生熱失控時，PVDF 隔膜會在 90 度左右被碳酸質的電解液溶解而造成電池內短路，沒有辦法他們不得不重新選擇新材料。
最后他們用制作防彈衣的一種材料“凱芙拉”作為制膜的基本材料，“凱芙拉”在 300 攝氏度的溫度下不會收縮。
在發布會上，為了驗證隔膜的熱穩定性的能力，他們將高溫隔膜、PE 涂覆隔膜、最常用的 PE 隔膜通過視頻做了一個比對實驗，分別在 150 度、200 度、250 度的溫度下在烘箱烘烤。實驗結果是，微宏高溫隔膜到 300 度形態和尺寸基本沒發生變化，PE 隔膜到 300 度完全碳化，PE 隔膜在 150 度的時候縮成一團。
3、被動防御
在解決了鋰離子電池內部的電解液以及隔膜的問題，相當于為不燃燒電池主動設立了防御措施。從電池系統級別的安全而言，微宏采用了一種被動的防御措施-- STL（智能熱控流體的被動防御技術）。它可以控制溫度，將溫度設定在某個范圍。
微宏工程院院長仝志明表示，著火的時候有三個要素要同時存在，可燃物、氧氣、高溫（著火點），這三個要素如果只有兩個就不會著火。所以，這一部分的被動工作就是將整個電池系統浸沒到液體，使電池與空氣隔開。
如何商用？
吳揚在會后的媒體專訪中表示，在得到政府認證后，會與原來一些老客戶合作，比如公交大巴、出租車等等。但是并沒有在現場公布這種電池的價格。
當記者問電池未來上市銷售主攻乘用車還是商用車，吳表示主要看客戶的購買能力。吳揚如此自信不是沒有原因，他在現場舉例道：18650 目前是日本生產的合格率最高的電芯，如果一輛汽車假設有八千個18650 電芯，在2 ppm（百萬分率）合格率狀態下，十萬臺汽車中有可能發生自燃的有 1600 臺……這肯定會給（汽車）公司帶來巨大的損失。所以汽車廠商為了不蒙受這樣的損失，一定會采取措施來應對。
不過也有業內人士持不同意見。北京有色金屬研究總院高級工程師、清華大學博士劉冠偉在接受雷鋒網采訪時表示，目前陶瓷隔膜仍然是平衡安全性和成本的主流選擇，如果凱芙拉便宜不了，這種電池注定小眾。這是因為汽車廠商對價格敏感，該電池仍然是裝載量不太大。
此前有人表示微宏的方案特別適合定路程和線路的公交車，但同時也是用較高的成本和降低電池能量密度換取其壽命和安全。劉冠偉也對此表示同意，“微宏用的電解液與隔膜都不是傳統材料，成本必有提高。鋰電的安全、成本、能量、倍率幾個特性兼顧很難……在頻繁充電的場合下，快充公交仍是定位點。”
在發布會結束前，吳揚透露他們正在建設電池工廠，當總產量有 7GWh 時就可以為超過 15 萬輛的電動汽車提供動力電池。大規模的量產也許是解決這種電池技術成本的關鍵。
(責任編輯：admin)
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