歐陽明高：電池?zé)崾Э氐娜齻€特征溫度和發(fā)生機(jī)理

10月7-8日，第三屆國際電池安全大會在京召開。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高團(tuán)隊在全球率先對大容量動力電池進(jìn)行了ARC試驗，闡明了電池?zé)崾Э氐娜齻€特征溫度和發(fā)生機(jī)理，并介紹了熱失控和熱蔓延的控制研究進(jìn)展。

歐陽明高稱，經(jīng)過大量實驗研究，總結(jié)出了電池?zé)崾Э氐娜齻€特征溫度：自產(chǎn)熱起始溫度T1，熱失控引發(fā)溫度T2、熱失控最高溫度T3。其中，T2是最關(guān)鍵的一個。他透露，通過對T2的探究，發(fā)現(xiàn)正極釋氧、負(fù)極析鋰、隔膜崩潰，這三個原因是最終引發(fā)熱失控形成T2的主因。

內(nèi)短路是引發(fā)熱失控的一大原因，其可控復(fù)現(xiàn)是一大難題。歐陽明高及其團(tuán)隊發(fā)明了一種新的方法，用記憶合金植入電池，加熱到一定溫度，讓記憶合金的銳利的尖角翹起，觸發(fā)熱失控。從文獻(xiàn)和團(tuán)隊的研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)短路主要有四種類型，有些可以立即引發(fā)熱失控，有些緩慢演變，有些可能不危險，有些在演變之后會很危險，還有一些內(nèi)短路是一直緩變，還有一些內(nèi)短路從緩變到突變，有各種各樣的類型。通過內(nèi)短路檢測的算法以及一系列的工程方法等，可以提高電池管理系統(tǒng)安全管理的能力。

“沒有內(nèi)短路照樣有熱失控”。歐陽明高說，正負(fù)極的物質(zhì)交換，形成劇烈反應(yīng)，也會引發(fā)的熱失控。為此，要基于數(shù)據(jù)庫對材料進(jìn)行改進(jìn)，主要是兩條，一個是正極材料的改進(jìn)，一個是電解質(zhì)。

“不僅僅是固態(tài)電解質(zhì)，更多的是電解液的添加劑、高濃度電解質(zhì)、新型電解質(zhì)大有可為。”

析鋰是影響電池生命周期安全性的主要因素。析出鋰會直接跟電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)，引發(fā)大量溫升，可以直接誘發(fā)熱失控。在析鋰研究時，歐陽明高及其團(tuán)隊通過簡化的P2D模型，推導(dǎo)出不析鋰充電的曲線。通過與企業(yè)合作，無析鋰充電的實時控制目前也取得了很大進(jìn)步。

在研究中，通過熱失控的蔓延測試，了解熱傳導(dǎo)的規(guī)律，進(jìn)一步通過參數(shù)化模型進(jìn)行熱蔓延抑制的精細(xì)設(shè)計。“電池只隔熱是不夠的，還要有散熱的設(shè)計。還有一些電池隔熱、散熱必須全部一起上才有可能做好。”歐陽明高說。

第三屆國際電池安全大會由清華大學(xué)電池安全實驗室主辦，會議主題是“為電動汽車制造更安全的高比能電池”。與會各方共同討論了電池?zé)崾Э貦C(jī)-電-熱誘因及防控方法、電池?zé)崾Э匕l(fā)生機(jī)理與抑制方法、電池燃燒爆炸特性及火災(zāi)安全、電池系統(tǒng)熱失控蔓延與熱管理、電池析鋰與快充安全、固態(tài)電池安全性問題等六方面的內(nèi)容。