詳解：動力電池安全性的幾個問題

　　還有的就是能否評估電池發(fā)生內短路的風險?什么意思呢?現在很多大的汽車公司和手機公司拿著電池來找我，要做評估。假如說我有4家的電池，到底哪一家風險最大?哪一家風險最小?這個是很重要的，就是怎么樣評估呢?評估的東西有沒有科學依據?

　　如果能評估就可以在制造和設計上盡量地規(guī)范，這個也是推論的，也沒有科學依據，制造瑕疵怎么來評估和規(guī)避?如何應用?這些都是目前鋰電研究的深水區(qū)，全世界可能也就是一兩個科學家在做，大家感興趣可以看一看。

　　內短路如何引發(fā)熱失控?這個是這幾年做的工作，待會兒跟大家分享一下，內短路以后熱失控的過程怎么演變的?怎么控制?看能不能控制?是怎么研發(fā)的?是否可以控制?控制的原則是什么?用什么方法控制?這個研究確實是一個進展，我們有一些工作也得到了社會的認可。

　　我們看看，電池鋰電的熱失控這個圖片大家都看過了，應該是比較熟的，如果右邊是溫度，隨著溫度的升高會有一系列的反應，但是這些反應只是定性的，對每個電池不一樣，要有精確的反應，左邊看是放熱量，有不同的程度。當放熱反應的熱速率高于電池的熱速度時，電池內壓就會上升，容易產生熱失控。

　　我們看看一些典型的放熱都有什么?SEM分解，其實SEM的分解熱量非常小，但是在早期發(fā)熱，現在SEM做的穩(wěn)定的已經不是在早期另外最嚴重的就是正極的，充電鈷酸鋰，放出的氧氣和熱會把隔膜氧化等等，大概是這么一個早期的研究。也可以畫出那么一張圖，橫坐標是溫度，縱坐標是放熱，這里面有一個數值。

　　我們來看看這些各種材料里面對熱的貢獻是什么?比如說負極，負極我們發(fā)現它的放熱的量和速率其實都跟它的比較面積正相關關系，當它的比較面積小的時候放熱就小，放熱比較慢，所以我們認為表面的反應放熱是主要的，有可能是SEM分解，這個跟比較面積有關系，這個是負極。那么正極也是，這個已經是證實了，正極做熱重的時候會發(fā)生失重，而且尾氣里面是可以檢測出氧氣的，電解液也會放出大量的熱，各種熱量，放熱量是非常大的，這些技術也是來判斷材料的安全性的主要的手段。我們也可以看到材料可以做出DSC，放熱速率等等，包括熱重，失重，失氧。

　　隔膜也很重要，這里我要講一個，大家最關心的隔膜的shutdown，對于動力電池幾乎就沒有用，為什么呢?如果電池的溫度達到了shutdown的溫度的時候，你關不關機已經沒有意義了電池很快沖過溫度區(qū)域，使整個隔膜崩潰，所以這個是沒有用的，當然如果隔膜在較高的溫度下扛住較長的時間是有用的，包覆技術可以做的很好，從材料當中把散熱材料做的很好的話，三元材料可以做到。8

　　還有散熱大家都知道很簡單了，散不出去熱，這個電池一定要出問題的，我們做了相關的研究，熱失控的過程，能夠定量地來發(fā)現它，自放熱的起始溫度T1，也可以發(fā)現急劇上升的點T2，各種的參數不一樣，代表了電池熱穩(wěn)定性量的概念。

　　我們簡單說化學反應的放熱可以把電池溫度推到400度左右，電能推到另外的400度，所以一般的電池發(fā)熱的溫度都會超過400度，但是有一些現象會有1500-1600度的溫度，在車上把金屬燒化了，我們現在還搞不清楚什么原因，所以我們還可以發(fā)現在不同溫度下放熱的速率不同，速率越低應該是穩(wěn)定，放熱速率越快安全性就會越差這個也是非常重要的。

　　所以有了這些過程我們就可以控制安全性，電池安全性就是它放熱溫度升高，引發(fā)新的放熱，再升高再放熱，再升高再放熱，我們叫它熱失控放熱的鏈式化學反應，如果把這個鏈切斷，這個電池是不是就不發(fā)生熱失控了?這個是控制熱失控的基本的科學原理，我們就可以把每個放熱的解析出來是什么什么放熱，我們通過化學的方法把這些東西的放熱等等控制住，就可以了，比如說我們做的電池，我們用熱穩(wěn)定性的正極，聚合物添加劑，熱穩(wěn)定黏合劑，阻燃電解質溶液等等，就可以達到電池的安全性。從化學的原理，減少內部化學反應放熱量，降低化學反應放熱速率，提高化學反應發(fā)生的溫度，降低電池溫度升高的速率這些都可以做到的。

　　回顧一下要解釋動力電池的安全性，需要更多的同仁來關心和支持，加大研發(fā)力度，把安全性的問題一步一步地解決。任何問題只要我們做，哪怕是蝸牛爬也會到的，所以我希望大家都關心這個問題，加大研發(fā)力度解決這個問題。包括熱失控的控制，隨著技術的進步，我想將來總有一天能控制住，我們期待這一天，謝謝大家!

　　主持人提問：高能量密度能增加里程，那從高能量密度這方面還有快充對熱失控有沒有更高的要求，或者是更強的趨勢?

　　何老師：18650體積非常大的情況下做高密度有很大的挑戰(zhàn)，因為要塞進去的隔膜要很薄，但是動力鋰電池來說，對于體積沒有比較明顯的限制，跟電池的安全性之間是沒有必然的聯(lián)系，不是說能量高安全性就差，這個是沒有關系的。其實電池的安全性我們對很多電池做過評估，最后發(fā)現的結論是電池的安全性和電池是什么材料做的沒有關系，跟什么有關系知道嗎?跟廠家有關系，確實是這樣的，就是我們發(fā)現有一些廠家做的三元材料會比另外一些廠家做的還要安全，實際是跟廠家有關系的，這是一個問題。

　　我覺得快充是現有的技術非常難以解決壽命的問題，最近我也是對這個很感興趣，三星很多年前就感興趣這個快充，去年他們跟我聯(lián)系，希望我去講講快充的問題，我一直沒有去，沒想到真的出事兒了，我要去講了我估計今天就不一定會出事兒。因為我做過評估，就是18650的動力電池，知名品牌的動力電池我們發(fā)現它的標識4C充放電，我們發(fā)現1C的時候就有很大的概率檢出安全性隱患了，可能這些隱患要很專業(yè)才能檢測出來，可能你們平時不會發(fā)現，但是我這個發(fā)現很有價值。

　　最近華為希望我?guī)退麄儥z測電池的安全性，這個確實是不一樣的，這個超出我們的預想，4C的設計大家覺得沒有問題，其實我發(fā)現在1C的時候就可以檢測出隱患，所以我要告訴三星的話就不會出事兒，所以快充對壽命安全性極大的隱患，從我的知識來看目前這個問題很難解決。