‌‌電動汽車（EV）‌熱失控是指‌鋰離子電池內(nèi)部局部或整體的溫度急劇上升，熱量無法及時散發(fā)，導致大量熱量積聚并誘發(fā)進一步的副反應，最終可能引發(fā)電池脹氣、起火甚至爆炸的現(xiàn)象。‌熱失控一旦開始就很難停止，是鋰離子電池面臨的一個重要安全問題，它展示了一種連鎖反應，其中一個受損的電池單元開始以熱的形式釋放能量。

 

熱失控在質(zhì)量較低的電池單元中尤為常見，可能由加熱、壓碎、穿透或過充等不規(guī)則活動觸發(fā)，以及由于零部件的故障或一次性質(zhì)量缺陷所引起。當電池單元發(fā)生短路時，化學反應產(chǎn)生極高的溫度，因為儲存的能量突然釋放。如果不加以控制，產(chǎn)生的熱量可能會引起火災，因為不受控制的熱量積累會導致進一步的損壞，這就是所謂的“失控”。鋰離子電池與水具有高反應性，發(fā)生火災時很難用水撲滅。

 

此外，熱失控的發(fā)生通常伴隨著有毒氣體的釋放，這些氣體可能通過電池的爆炸帽或當軟包電池破裂時排出。隨著氧氣與蒸汽混合，熱量持續(xù)積累，電池單元甚至可能點燃。在一個電動車電池包中，多個電池單元構(gòu)成一個模塊，而多個模塊構(gòu)成一個包。當電池由于任何類型的濫用而發(fā)生短路時，電池單元加熱。溫度的積累最終超過了電池單元周圍可以散發(fā)的熱量，影響附近的電池單元。由單個電池單元的熱失控引發(fā)的電池系統(tǒng)中熱失控序列稱為熱失控傳播或熱傳播。幾秒鐘內(nèi)，溫度就會升至近1000攝氏度，從而引發(fā)火災。

 

為了通過研究防火安全測試評價技術(shù)來探索安全風險點，我國于2024年7月，發(fā)布了《電動汽車安全性評估方法第1部分：整車熱擴散防護》團體標準。標準設(shè)置了四個維度——安全提示、應急救援、火災防護和數(shù)據(jù)聯(lián)動，共計11個指標，以有效控制熱擴散，防止整個電池組發(fā)生連鎖反應，進而引發(fā)火災或爆炸等嚴重事故。

 

Part 1

SRL充當“保險絲”

 

韓國LG化學去年10月1日宣布，其研發(fā)團隊與韓國浦項科技大學電池團隊共同開發(fā)了一種由聚苯醚（PPO）、聚酰胺（PA）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等多種材料組成的全新安全強化層材料（SRL），可以大大延遲電動汽車所用的鋰離子電池的熱失控。該研究結(jié)果在線發(fā)表在世界領(lǐng)先科學期刊之一的《自然通訊》九月版上，論文標題為《通過在實用鋰離子電池中可擴展地制造安全加固層來防止熱失控》。

 

SRL以薄層形式存在，厚度僅為1微米，約為人類頭發(fā)厚度的1/100，位于陰極層和集流體（鋁箔，充當電池中的電子通路）。它能夠根據(jù)溫度改變其電阻，充當“保險絲”，在過熱的早期階段阻止電流流動。當電池溫度升高超過其正常工作范圍（通常在90℃~130℃之間）時，SRL就會對熱量做出反應，改變其分子結(jié)構(gòu)并有效抑制電流流動。溫度每升高1℃，SRL的電阻就會增加5000Ω。此外，SRL還具有可逆性，這意味著一旦溫度回落，電流就能重新正常流動，恢復電池的工作狀態(tài)。

 

LG化學的內(nèi)部測試顯示，SRL在1000℃以上的溫度下能阻止火焰蔓延超過400秒，比一般的阻燃塑料長45倍。它還具有極好的尺寸穩(wěn)定性，在極端的溫度變化下仍能保持其形狀。雖然SRL永遠無法完全消除火災風險，但在電池損壞和過熱的情況下將為駕駛員和乘客提供更多時間撤離。

 

測試顯示，SRL在1000℃以上能阻止火焰蔓延超過400秒

 

當研究人員對移動鋰鈷氧化物（LCO）電池表面進行穿刺時，配備SRL的電池沒有一塊起火，而未使用SRL的電池中超過80%發(fā)生了起火。當研究人員將一個10公斤的重物掉落到用于電動汽車的鎳鈷錳（NCM）電池上時，所有標準電池都起火，而配備了SRL的電池中有70%沒有起火。剩下的30%雖然起火，但火焰在幾秒鐘內(nèi)便熄滅了。

 

Part 2

有效抑制EV熱失控

 

LG化學是一家全球性化學企業(yè)，在石化、尖端材料、生命科學等核心領(lǐng)域擁有多元化的業(yè)務(wù)組合。生產(chǎn)從石化產(chǎn)品到再生塑料的各種高附加值產(chǎn)品，向客戶提供尖端電子和電池材料、藥品和疫苗等差異化產(chǎn)品。LG化學通過旨在應對氣候危機的可再生能源和負責任的供應鏈，為社會做出貢獻，力爭到2030年實現(xiàn)碳中和增長，到2050年實現(xiàn)零碳排放。

 

為滿足客戶的需求，LG化學自2009年起堅持不懈地開展研發(fā)工作，最終成功開發(fā)出可應用于電池部件并具有世界最佳性能的SRL。LG化學工程材料業(yè)務(wù)部部長金史蒂文表示：“為消除客戶的痛點，我們十余年來堅持不懈地開展研究工作，最終找出解決方案，意義深遠。我們將依托世界最高水平的共混改性技術(shù)，通過持續(xù)開展研發(fā)工作和進行量產(chǎn)投資，引領(lǐng)快速增長的e-Mobility（代表使用電動動力傳動系統(tǒng)技術(shù)、車載信息和通信技術(shù)以及連接基礎(chǔ)設(shè)施來使車輛和車隊實現(xiàn)電動推進的概念）材料市場。”

 

LG化學通過其電池子公司LG新能源（LGES），為多家電動汽車制造商提供電池。LGES電池用于上海制造的特斯拉Model 3、部分福特Mustang Mach-E和E-Transit車型、大眾ID.4等。據(jù)悉，LG化學計劃盡快完成SRL在移動設(shè)備電池中的安全驗證測試，并在2025年對其在電動汽車電池中的應用進行全面測試。

 

雖然以前的方法涉及將溫度響應材料放置在電池內(nèi)部，但它們經(jīng)常面臨反應時間慢或能量密度降低的問題。LG化學在其專業(yè)知識和專利材料設(shè)計的支持下，成功開發(fā)了解決此類問題的SRL。LG化學已完成量產(chǎn)體系的構(gòu)建工作，目前正在韓國、美國、歐洲等地走專利申請程序，計劃根據(jù)客戶公司的時間表正式投產(chǎn)，應用領(lǐng)于汽車以及其他工業(yè)領(lǐng)域。LG化學首席技術(shù)官李鍾求表示：“這是一個可以在短時間內(nèi)應用于大規(guī)模生產(chǎn)的實質(zhì)性研究成果，我們將加強安全技術(shù)，確?？蛻裟軌蚍判氖褂秒妱悠?，并為增強我們在電池市場的競爭力做出貢獻。”

 

那么，除了創(chuàng)新材料SRL，電池阻燃還有哪些方法？不同的方案性價比怎么樣？如何能夠和電池阻燃技術(shù)解決方案的提供商近距離交流？

 

榮格工業(yè)傳媒的明星活動CLUB系列迎來汽車專場——「 榮格·汽車行業(yè)CLUB 」“華東站：走進常州”正式啟動，聚焦“動力電池阻燃”這一熱點話題。

 

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為什么是常州

 

2024年，常州被工信部授予“中國新能源之都”城市產(chǎn)業(yè)名片。理想汽車、比亞迪這2家新能源整車企業(yè)布局帶動了產(chǎn)業(yè)鏈整體的發(fā)展，匯聚了 640余家新能源車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。此外，多家整車制造企業(yè)也在常州持續(xù)加碼布局。

 

在動力電池領(lǐng)域，常州動力電池連續(xù)三年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)倍增，產(chǎn)銷量占全國的五分之一，出貨量位居全國第一，是國家先進動力電池群聚集地。有中創(chuàng)新航、蜂巢能源、時代上汽、江蘇時代、北電愛思特5家頭部動力電池企業(yè)駐扎。目前，從正負極、隔膜、電解液到電芯，常州在動力電池領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈完整程度高達97%，擁有30多家細分領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過1700億元。