中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：高比能、高安全性是動(dòng)力電池未來發(fā)展方向。從最開始的鋰電池動(dòng)力化轉(zhuǎn)型，到現(xiàn)在的電池技術(shù)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，安全性都是首要解決的問題。
在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，我國(guó)新能源汽車發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。工信部數(shù)據(jù)顯示，今年前三季度，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量分別完成631.3萬輛和627.8萬輛，同比分別增長(zhǎng)33.7%、37.5%。新能源汽車新車銷量占汽車新車總銷量的29.8%，產(chǎn)銷規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。
作為新能源汽車的核心部件，動(dòng)力電池的安全問題至關(guān)重要。在近日舉辦的新能源科學(xué)與交通電動(dòng)化國(guó)際論壇上，中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高指出，高比能、高安全性是動(dòng)力電池未來發(fā)展方向。從最開始的鋰電池動(dòng)力化轉(zhuǎn)型，到現(xiàn)在的電池技術(shù)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，安全性都是首要解決的問題。
在歐陽(yáng)明高看來，電池技術(shù)的創(chuàng)新周期大約是30年。自2000年起，鋰離子電池開始在動(dòng)力方面應(yīng)用，預(yù)計(jì)到2030年將會(huì)有一次全方位的技術(shù)革新。
“2000年開始的第一個(gè)十年，主要是在解決鋰離子電池動(dòng)力化的安全問題，現(xiàn)在也還在繼續(xù)解決。2010年起的第二個(gè)十年，隨著動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增大，提質(zhì)增效需求推動(dòng)了動(dòng)力電池全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)革新、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。第三個(gè)十年，也是現(xiàn)在正在發(fā)生的，電池超高比能量的需求催生新材料的換代，也就是以固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)為核心的全固態(tài)電池技術(shù)?！睔W陽(yáng)明高表示。
據(jù)歐陽(yáng)明高介紹，電池安全問題的本質(zhì)是電池?zé)崾Э?，主要由過充、過放等誘因?qū)е码姵貎?nèi)部溫度上升，超過正常電化學(xué)反應(yīng)過程釋放的熱量，導(dǎo)致發(fā)生放熱的副反應(yīng)，加速電池溫度上升，當(dāng)溫度達(dá)到臨界點(diǎn)就會(huì)發(fā)生熱失控?！盁崾Э卦谡麄€(gè)電池系統(tǒng)內(nèi)蔓延，就像引燃一個(gè)鞭炮一樣，導(dǎo)致最后的電池燃燒事故。”歐陽(yáng)明高說。
“為應(yīng)對(duì)這個(gè)過程，我們建立了電池安全技術(shù)體系。推出了電池行業(yè)首個(gè)AI大模型，使電池安全預(yù)警的準(zhǔn)確度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，建立了電池?zé)崧拥臏y(cè)試和仿真，以及熱管理設(shè)計(jì)的全套技術(shù)，保障了中國(guó)新能源汽車大規(guī)模推廣時(shí)的安全水平始終不低于燃油汽車，平均事故概率低于0.5/10000。這一技術(shù)解決了用戶的安全焦慮，這也是最重要的一個(gè)焦慮?！睔W陽(yáng)明高表示。
據(jù)介紹，電池安全技術(shù)體系主要包括三個(gè)方面：一是被動(dòng)安全的安全電池，針對(duì)熱失控蔓延進(jìn)行防控設(shè)計(jì)和系統(tǒng)開發(fā)；二是主動(dòng)安全的智能電池，針對(duì)各種誘因進(jìn)行安全預(yù)警和主動(dòng)調(diào)控；三是本質(zhì)安全的固態(tài)電池，通過提高電池材料的熱穩(wěn)定性，來防止熱失控的發(fā)生。
以能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)安全的智能電池開發(fā)為例，歐陽(yáng)明高介紹，電池?zé)崾Э卣T因就像人的癌癥一樣，比如肺癌的結(jié)節(jié)，剛開始是不明顯的，但是慢慢會(huì)長(zhǎng)大?！霸趺磥韽?fù)現(xiàn)這個(gè)過程呢？我們采用了缺陷植入，有目的地將焊渣等收集起來植入到電池里，這樣就可以觀察熱失控的早期、中期、晚期、末期是如何演變的。通過這種復(fù)現(xiàn)重構(gòu)熱失控過程，就可以找到預(yù)警的方法。”歐陽(yáng)明高說，預(yù)警之外，智能電池還要具備主動(dòng)調(diào)控和智能化功能，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行全生命周期的智能設(shè)計(jì)、智能制造、智能管理、智能回收。
在歐陽(yáng)明高看來，動(dòng)力電池的最終目標(biāo)，是要做到本質(zhì)安全，這要通過全固態(tài)電池的開發(fā)來實(shí)現(xiàn)。首先是解決正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)的問題，通過使用高安全隔膜、增加阻燃劑等方式提高本質(zhì)安全?！拔覀兺ㄟ^結(jié)構(gòu)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了Ni90高鎳正極跟硫化物復(fù)合電極下容量達(dá)到235 mAh/g，在5C充放電倍率下的循環(huán)超過5000圈。我們制備的硫化物全固態(tài)電池體系下的硅材料比容量超過了2400mAh/g，首次庫(kù)倫效率超過了86%，現(xiàn)在已經(jīng)開始了千噸級(jí)的產(chǎn)業(yè)化。另外，我們也研發(fā)了Ah級(jí)的全固態(tài)電池，目前可以做到電池容量15Ah，能量密度達(dá)到350Wh/kg，熱箱耐受溫度200℃，工作區(qū)間-20℃—120℃，預(yù)計(jì)到2025年能量密度能到500Wh/kg?！睔W陽(yáng)明高介紹。
“目前安全電池已經(jīng)做到了產(chǎn)業(yè)化，為動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池提供了新方法。我們正在開發(fā)下一代智能電池，將安全技術(shù)、智能技術(shù)全部結(jié)合起來，預(yù)計(jì)在2025年左右產(chǎn)業(yè)化。全固態(tài)電池也在研發(fā)之中，預(yù)計(jì)在2027年—2030年間可以規(guī)模產(chǎn)業(yè)化?！睔W陽(yáng)明高表示。
