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韓國(guó)開(kāi)發(fā)熱穩(wěn)定性分析技術(shù) 測(cè)電池起火風(fēng)險(xiǎn)

來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:Elisha 日期:2020年12月10日 字體大小:【

  據(jù)外媒報(bào)道,為了探究電池起火原因,韓國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)了一種新分析方法,以評(píng)估電動(dòng)汽車(chē)電池的熱穩(wěn)定性。

  韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所(KIST)的研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建實(shí)時(shí)分析平臺(tái),利用透射電子顯微鏡,評(píng)估電池正極材料的熱穩(wěn)定性。通過(guò)該平臺(tái),并根據(jù)高鎳正極材料中的化學(xué)成分變化,確定電動(dòng)汽車(chē)電池的熱降解機(jī)理。該團(tuán)隊(duì)由KIST儲(chǔ)能研究中心的Wonyoung Chang博士及KIST全北分院碳復(fù)合材料研究中心的Seung Min Kim博士領(lǐng)導(dǎo)。

  電動(dòng)汽車(chē)電池中的正極材料是決定電池容量和續(xù)航里程的關(guān)鍵因素之一,由鎳、鈷、鋁或鎳、錳、鈷等多種金屬按特定比例混合制造而成。因此,研究人員致力于尋找其最佳混合比例,以提升電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。正極材料中的鎳含量與電池容量有直接關(guān)系。此外,因?yàn)殒嚤肉捪鄬?duì)便宜,所以添加更多的鎳,可以降低電池的單位成本。然而,鎳的致命弱點(diǎn)是很容易對(duì)外部環(huán)境做出反應(yīng),進(jìn)而降低電池穩(wěn)定性。在當(dāng)前正在開(kāi)發(fā)的用于第三代EV的正極材料中,鎳含量已經(jīng)提高到80%或更高,因此必須考慮如何提高電池穩(wěn)定性,以確保安全。

  電池起火的主要原因在于,帶電氧基正極材料和易燃電解液之間的劇烈放熱反應(yīng)。在這種情況下,KIST團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于研究與電解質(zhì)接觸的正極表面,并利用各種透射電子顯微鏡方法,如電子能量損失譜和電子衍射,密切觀察和分析正極的晶體結(jié)構(gòu),以及由溫度升高引起的化學(xué)成分變化。因此,可以根據(jù)NCA(鎳、鈷、鋁)正極材料中的化學(xué)成分,以及構(gòu)成元素所起的作用,來(lái)確定電池?zé)岱€(wěn)定性降低的原因,從而確保電池安全。

  KIST的研究團(tuán)隊(duì)探討,相對(duì)于NCA正極材料中的鋁含量,增加鎳含量是否會(huì)提高電池容量,然而,他們發(fā)現(xiàn),在達(dá)到充電上限(總鋰離子的67%發(fā)生反應(yīng))時(shí),這會(huì)使熱穩(wěn)定性顯著降低。分析表明,缺少鋁參與氧化還原反應(yīng),會(huì)導(dǎo)致充電過(guò)程中形成新相(O1相),并降低熱穩(wěn)定性。新的不穩(wěn)定相表面被發(fā)現(xiàn)是降低熱穩(wěn)定性的根本原因。KIST的Wonyoung Chang 博士表示:“在很多情況下,電動(dòng)汽車(chē)起火的原因在于電池。通過(guò)本項(xiàng)研究可以看出,在開(kāi)發(fā)高性能正極材料時(shí),能夠確保熱穩(wěn)定性的化學(xué)成分設(shè)計(jì)具有重要意義。”

  KIST全北分院的Seung Min Kim博士表示:“正極材料是放熱反應(yīng)開(kāi)始的地方,確保其熱穩(wěn)定性,是推廣電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵。這項(xiàng)研究中開(kāi)發(fā)的先進(jìn)分析技術(shù),將有助于探討微量元素起到的作用,促進(jìn)開(kāi)發(fā)高性能正極材料,并提高電池安全性?!?/P>

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