新華網北京10月11日電10月7-8日,第三屆國際電池安全大會在京召開。近年來,電動汽車裡程焦慮呈現出逐漸被安全問題蓋過的趨勢。對此,中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高認為,初期由於電池比能量不夠導致電池續航里程偏短,實際上,正是里程焦慮推動了電池技術的進步。“因為大家都希望長里程,國家也在補貼長里程,所以比能量就提升得很快,10年前的電動轎車一般續航150公里,現在新車都已達到500公里,明後年還會提升,估計到600公里、甚至700公里都是可能的。”歐陽明高如是說。
歐陽明高介紹,衡量鋰離子電池有比能量、壽命、安全以及成本等重要指標。隨著電池技術研發的深入,鋰離子動力電池系統的比能量在逐年提升,成本在逐年下降。另一方面,電池比能量的提升也帶來材料熱穩定性的下降,增加了電池的安全風險。歐陽明高在接受新華網專訪時表示,電動車出安全事故的概率並不一定比燃油車更高,隨著技術研發的深入,產業痛點將得到解決。
從科學機理上講,造成鋰離子電池熱分解失控的誘因較多,有由外部出發的,如電濫用、熱濫用或者機械濫用,也有由內部出發的,如金屬雜質殘留、隔膜破損或負極上的析鋰反應導致單體損壞等。不論觸發的原因為何,其導致的結果主要是電池單體溫度升高,這會進一步引起其他單體的熱分解反應,從而產生更多熱量。這種自加速的過程被稱為熱失控(Thermal Runaway),它導致的結果往往是不可控的單體發熱,甚至是起火。
鋰電池是一種二次充電電池,電池結構包括正負極、隔膜、有機電解液以及電池外殼組成。其中正極通常為錳酸鋰、鈷酸鋰或鎳鈷錳酸鋰等活性物質材料;負極的活性物質通常為石墨或近似石墨結構的碳;電池中的隔膜是一種經特殊成型具有微孔結構的高分子薄膜,能夠使鋰離子自由通過而電子無法通過;電池外殼通常由鋼殼、鋁殼、鋁塑膜等構成。在充電時,鋰電池正極的鋰離子和電解液中的鋰離子向負極聚集得到電子,被還原成鋰鑲嵌在負極材料中,放電時鑲嵌在負極材料中的鋰失去電子,變成鋰離子進入電解液中向正極移動。
鋰電池與燃料電池特性迥異,鋰電池系統適合替代汽油機,燃料電池適合替代柴油機,因此二者將覆蓋不同應用場景。根據中汽協資料顯示,2018年鋰離子電池汽車保有量超過299萬輛,預計未來將持續增長。
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