詳解:動力電池安全性的幾個問題
我們來看看現在著火的,比如說像三星的NOTE7,最近我聽到大量的變化,大概我們國家工信部在下周會討論NOTE7的問題,討論NOTE7對國內鋰電池的影響,以及我們國家的應對策略。那么我們知道目前的18650就是用特斯拉的那款,出事故的概率是千萬分之一,所以大家算出來,特斯拉大概7千多個電池,千萬分之一,1萬輛車每年至少有一輛要著火,車在全世界各地,有在挪威著火的,有在中國著火的,有在日本著火的,這是一個概率事件,誰也消除不掉的。所以差不多是千萬分之一,實際如果電池大了以后這個比例會大幅度的提高,提高到百萬分之一,幾十萬分之一,其實概率是電池廠的檔次越高,你的制造水平越高這個概率會越小,當然我們講的都是比較溫和的條件下,如果是在電動車上,包括振動等等很多情況下,這個概率會大幅度地提高,這是個安全性的問題。
本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/201610/310815.htm那電池的安全性解決不掉了?電池還能不能用了?
我們看看什么是安全性?電池安全性是什么呢?在意義里面有一個詞,叫abuse,濫用熱失控,還有電的短路等等,還有熱的熱沖擊等等,大概基本上是這幾個,為什么是濫用呢?因為電池在實際應用過程當中是誰也不會燒的,誰也不會拿針扎的是非正常的使用。我們現在電池的檢測是濫用安全性檢測,所以濫用安全性檢測安全不安全,跟實際情況沒有關系,這就是造成這些安全性的標準沒有用的一個重要的原因。那么還有一個我們叫field failure現場安全性,這么多年我研究覺得別扭,有一天課題組的老師說就想起來叫自引發熱失控,現在有很多人都開始叫隨機的,都不知道什么時候發生。

我們看看這兩個都有什么特點呢?第一個特點就是濫用熱失控和濫用安全性是可以預測的,一針扎下去肯定要著火,這對每個電池是適用的,而且通過測試評估的,你扎下去著火就是不通過,扎下去冒煙就是叫冒煙,所以是可以控制的,通過保護措施進行改善,你說扎一下可以著火,如果防護一下就扎不到了,對于這種自引發的熱失控就比較難了,不可預測的,這一點是非常討厭的,那么是一個隨機的小概率事故,是統計學的概念,特斯拉剛剛開始做的時候根本沒有著火,現在起來以后肯定要著火,肯定會著火的,所以是概率事故,而且無法通過測試來評估,就目前的技術,將來可能是可以這是測驗工作者的責任,目前的技術是不可能通過測試來評估的。
發生的很突然,而且措施也不可以避免,這個是自引發熱失控的特點,我們今天看到車為什么會著火?這個就是主要的原因。其實我們就會發現,嚴格的安全性測試方法和今天依然會發生安全性事故之間,是沒有任何的關系,這是一個非常討厭的事情,我們做任何事情有嚴格的邏輯關系就可以找到這個科學規律,去克服,然后去控制它,這個就是沒有關系又怎么辦呢?這是要解決的,我們要去找關系。所以現實情況就是發生安全性事故的鋰電池,之前都通過安全性認證的,對于筆記本電腦的18650電池來說,目前是幾百萬分之一,或者是千萬分之一的概率,而且發生的原因是基本上不可預測的造成,導致的原因很多,但是基本上是內短路造成的,而且這種內短路是不可消除的,這些電池在制造出廠的時候都是合格的,都是一個好的合格的電池,會發生燃燒事故,所以我們說目前濫用安全性標準的測試機構,發生或者不發生安全性事故之間沒有嚴格的邏輯關系,這個是最難的地方。

我們來看看舉個例子,為什么會發生?比如說一個現象,我們都知道鋰電池在放電的過程有極片的膨脹收縮,比如說200-300次以后產生收縮效應,厚的隔膜一般是PC或者是PE的,會把隔膜擠破,看右下角的這個圖。
這個筆記本電腦,左上角的筆記本電腦著火后來大家判定就是這個原因,因為大家充電腦160次會產生這種概率,但是不是所有的都有這樣的情況,這個是概率情況,是百萬分之一,千萬分之一概率的發生,剛剛講了一個,實際還有很多的原因。
這個圖是UL總結出來的,一個是這次的NOTE7,我查了所有的報道初步判斷,它是析鋰造成的,包括美國的兩起事故,因為有一個快充的功能,還有就是正負極匹配的問題,還有一些電池做過測試,振動過程當中邊緣碰撞的問題非常多,這些問題一般是兩大類。一類是制造水平,另外是工藝水平,所以說有一些早期的投資據說500萬做鋰電池廠的那些,經常會發現電池著火,所以跟制造水平的關系是非常巨大的。
我們來看看內短路,大家說內短路是不是可以用外短路模擬啊?外短路不燃燒爆炸內短路是完全不一樣的,內短路的問題更嚴重的多,對于外短路來說,這個電池是均勻的受熱,右邊的圖大家知道,內短路是局部高溫受熱,這個局部高溫的受熱從我們的角度來看,有一些時候對安全性比外短路要好,為什么?局部短路的那一點,跟焊接的地方燒掉就沒有事兒了,燒不掉就著火了,所以說是不一樣的。外短路模擬內短路是不可以的,所以我們來總結一下。
我們來看這個熱失控內短路與安全性的研究,第一個內短路的測試評估目前是研發的非常前沿,我能不能把內短路測試出來?第一個我取樣,因為是一個小概率事件,我記得2009年的時候我在學校做實驗,找2000個電池過來,2年的實驗都沒有內短路,另外一個假設這個概率是有的,那你能不能測試出來?有一些什么特征?如果我們能找到特征是不是我們就可以往前邁一步?所以我們講內短路的測試評估是一個安全性研究重要的方面。發生在熱失控之前是否有一個測試?我們做了很多的工作,發了很多的文章和專利,專利已經公開了大家感興趣可以去搜索。







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