不燃烧电池的时代到了吗?

周彤 8年前 (2016-03-23)

微宏公司宣布他们已经研发出一种“不燃烧”电池。

如今虽然电动汽车很受欢迎,然而在这份流行背后还有我们每个人都不能忽视的隐患,那就是电动汽车的“自燃”事故。

微宏的创立人吴扬早在公司成立之初,就制定了动力电池的三项指标:快充、长寿命和不燃烧。而这家在之前完全没有任何动力电池经验的公司,在短短几年后就已经在动力电池快充领域占有一定分量。

官方数字显示,微宏在中国 27 个省市、欧洲四个国家装载了一万多辆公交车和商用车,总运行 6.2 亿公里,到目前为止,尚未出现一个因电池而导致的事故。

如今微宏向外界透露,他们为解决动力电池的自燃问题,在八年时间里开发了新的技术——不燃烧电池,这也是他们的第三项指标。

电池怎样才能做到“不燃烧”?

1.电解液不燃烧?!

吴扬在发布会后的媒体专访环节中说道:“我们的团队是做隔膜技术方面当之无愧的专家……某种程度上电解液可以被拷贝,但是我们可以通过隔膜技术设立门槛。”

吴扬也对为何要用长达八年的时间去开发隔膜技术,做出自己的回答,因为在隔膜工业领域没有定下标准,竞争对手之间也都是各自保密,一切都要自己认真学习领悟。

微宏公司认为“不燃烧”电池的关键是从电解液和隔膜着手,而不是正极材料。那么这种电池究竟是怎样能够不燃烧的呢?首先就要确保电解液不会燃烧。

锂离子电池之所以会发生燃烧事故,大部分是因为电池内短路引发的热失控,而主要的放热则来自电解液,占比 72%。

正因为电解液可燃、漏气,遇高温氧气则会爆炸的特性,微宏将研究重点放在电解液上,以确保它不会燃烧,从而从根本上断绝了热失控的可能。

在发布会现场,微宏给大家播放了两组视频,其中一个是将市场上常见的锂离子电池电解液加热到沸腾,我们看到的是,蒸汽用火当即点燃,火势不断,直到电解液的完全挥发才停止燃烧。

而第二组当温度达 176.8 度时,不燃烧电解液沸腾,却不能点火燃烧,甚至蒸汽能将火苗扑灭。

当电池热失控的时候,电池系统内包括电线等零部件或者局部元件,受热瞬间温度上升,他们要做的就是模拟热失控时,确保电解液不会燃烧。研究人员向大家这样解释。

2.秘密武器:“凯芙拉”

想要电池不燃烧的微宏,第二个秘密武器就是“凯芙拉”隔膜。

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就职于微宏 CTO 的李翔说明到,聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的复合隔膜是目前市面上动力电池主要使用的两种隔膜,而他们的熔点都在 130 度左右,这种情况下,隔膜会发生软化、收缩,而这样的话,内短路的面积则会因此扩大。

团队开始采用熔点高于 PE 隔膜,不可燃,化学稳定性好的 PVDF 做隔膜材料,然而,此隔膜却会在 90 度左右被碳酸质的电解液溶解,从而导致电池内短路。

在多次尝试后,他们最终采用“凯芙拉”,一种制作防弹衣的材料,来作为制膜的基本材料。据称,“凯芙拉” 即使在 300 摄氏度的温度下,也不会收缩。

3.STL

为验证隔膜高超的能力,微宏现场将高温隔膜、PE 涂覆隔膜、最常用的 PE 隔膜通过视频做了比对实验,分别在 150 度、200 度、250 度的温度下在烘箱烘烤。而最终结果是,微宏高温隔膜的热稳定性要远远强于其他两种隔膜。

除了这两项之外,微宏还采用了一种被动的防御措施——STL(智能热控流体的被动防御技术)。它可以将温度控制在某个范围内。

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着火必须同时满足可燃物、氧气、高温(着火点)三个条件,所以,这一被动防御措施就是要将整个电池系统浸没到液体,将电池与空气隔开。微宏工程院院长仝志明向我们解释道。

吴扬也向媒体透露,在得到政府认证的前提下,将继续与老客户合作,包括公交大巴以及出租车等,但当天并没有公布电池价格。

在被问到电池将定位为乘用车还是商用车时,吴扬自信表示要看客户购买能力。他在现场还举例分析了日本生产的电芯,他认为,汽车厂商必定会采取措施来避免蒙受损失。

而北京有色金属研究总院高级工程师、清华大学博士刘冠伟则表示,如果凯芙拉价格过于昂贵,汽车厂商对价格敏感,电池将注定不能取悦大众。

但同时他也补充道:“微宏用的电解液与隔膜都不是传统材料,成本必有提高。锂电的安全、成本、能量、倍率几个特性兼顾很难……在频繁充电的场合下,快充公交仍是定位点。”

吴扬在发布会最后表示,公司正在建设电池工厂,总产量达 7G Wh 时即可为超过 15 万辆的电动汽车提供动力电池,这大概也是这种电池技术成本的解决之道。

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