不燃燒電池的時代到了嗎?
微宏公司宣布他們已經研發出一種“不燃燒”電池。
如今雖然電動汽車很受歡迎,然而在這份流行背后還有我們每個人都不能忽視的隱患,那就是電動汽車的“自燃”事故。
微宏的創立人吳揚早在公司成立之初,就制定了動力電池的三項指標:快充、長壽命和不燃燒。而這家在之前完全沒有任何動力電池經驗的公司,在短短幾年后就已經在動力電池快充領域占有一定分量。
官方數字顯示,微宏在中國 27 個省市、歐洲四個國家裝載了一萬多輛公交車和商用車,總運行 6.2 億公里,到目前為止,尚未出現一個因電池而導致的事故。
如今微宏向外界透露,他們為解決動力電池的自燃問題,在八年時間里開發了新的技術——不燃燒電池,這也是他們的第三項指標。
電池怎樣才能做到“不燃燒”?
1.電解液不燃燒?!
吳揚在發布會后的媒體專訪環節中說道:“我們的團隊是做隔膜技術方面當之無愧的專家……某種程度上電解液可以被拷貝,但是我們可以通過隔膜技術設立門檻。”
吳揚也對為何要用長達八年的時間去開發隔膜技術,做出自己的回答,因為在隔膜工業領域沒有定下標準,競爭對手之間也都是各自保密,一切都要自己認真學習領悟。
微宏公司認為“不燃燒”電池的關鍵是從電解液和隔膜著手,而不是正極材料。那么這種電池究竟是怎樣能夠不燃燒的呢?首先就要確保電解液不會燃燒。
鋰離子電池之所以會發生燃燒事故,大部分是因為電池內短路引發的熱失控,而主要的放熱則來自電解液,占比 72%。
正因為電解液可燃、漏氣,遇高溫氧氣則會爆炸的特性,微宏將研究重點放在電解液上,以確保它不會燃燒,從而從根本上斷絕了熱失控的可能。
在發布會現場,微宏給大家播放了兩組視頻,其中一個是將市場上常見的鋰離子電池電解液加熱到沸騰,我們看到的是,蒸汽用火當即點燃,火勢不斷,直到電解液的完全揮發才停止燃燒。
而第二組當溫度達 176.8 度時,不燃燒電解液沸騰,卻不能點火燃燒,甚至蒸汽能將火苗撲滅。
當電池熱失控的時候,電池系統內包括電線等零部件或者局部元件,受熱瞬間溫度上升,他們要做的就是模擬熱失控時,確保電解液不會燃燒。研究人員向大家這樣解釋。
2.秘密武器:“凱芙拉”
想要電池不燃燒的微宏,第二個秘密武器就是“凱芙拉”隔膜。
就職于微宏 CTO 的李翔說明到,聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的復合隔膜是目前市面上動力電池主要使用的兩種隔膜,而他們的熔點都在 130 度左右,這種情況下,隔膜會發生軟化、收縮,而這樣的話,內短路的面積則會因此擴大。
團隊開始采用熔點高于 PE 隔膜,不可燃,化學穩定性好的 PVDF 做隔膜材料,然而,此隔膜卻會在 90 度左右被碳酸質的電解液溶解,從而導致電池內短路。
在多次嘗試后,他們最終采用“凱芙拉”,一種制作防彈衣的材料,來作為制膜的基本材料。據稱,“凱芙拉” 即使在 300 攝氏度的溫度下,也不會收縮。
3.STL
為驗證隔膜高超的能力,微宏現場將高溫隔膜、PE 涂覆隔膜、最常用的 PE 隔膜通過視頻做了比對實驗,分別在 150 度、200 度、250 度的溫度下在烘箱烘烤。而最終結果是,微宏高溫隔膜的熱穩定性要遠遠強于其他兩種隔膜。
除了這兩項之外,微宏還采用了一種被動的防御措施——STL(智能熱控流體的被動防御技術)。它可以將溫度控制在某個范圍內。
著火必須同時滿足可燃物、氧氣、高溫(著火點)三個條件,所以,這一被動防御措施就是要將整個電池系統浸沒到液體,將電池與空氣隔開。微宏工程院院長仝志明向我們解釋道。
吳揚也向媒體透露,在得到政府認證的前提下,將繼續與老客戶合作,包括公交大巴以及出租車等,但當天并沒有公布電池價格。
在被問到電池將定位為乘用車還是商用車時,吳揚自信表示要看客戶購買能力。他在現場還舉例分析了日本生產的電芯,他認為,汽車廠商必定會采取措施來避免蒙受損失。
而北京有色金屬研究總院高級工程師、清華大學博士劉冠偉則表示,如果凱芙拉價格過于昂貴,汽車廠商對價格敏感,電池將注定不能取悅大眾。
但同時他也補充道:“微宏用的電解液與隔膜都不是傳統材料,成本必有提高。鋰電的安全、成本、能量、倍率幾個特性兼顧很難……在頻繁充電的場合下,快充公交仍是定位點。”
吳揚在發布會最后表示,公司正在建設電池工廠,總產量達 7G Wh 時即可為超過 15 萬輛的電動汽車提供動力電池,這大概也是這種電池技術成本的解決之道。
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