評(píng)論員文章

隨著我國(guó)的新能源汽車加速普及、動(dòng)力電池的能量密度持續(xù)提升、電壓也隨之逐漸升高，動(dòng)力電池包的安全問題也成為消費(fèi)者最為關(guān)切的問題之一。

電池包的電芯安全是動(dòng)力電池安全的基礎(chǔ)，主要體現(xiàn)在材料與工藝兩個(gè)層面改善。隔膜材料方面，涂覆能夠提高隔膜的耐熱性、增強(qiáng)隔膜的抗刺穿性、提高鋰電池的安全性能。

眾所周知目前動(dòng)力電池包的主流市場(chǎng)仍然是以鋰離子電池為主。而鋰離子電池(LIBs)得益于能量密度高、低維護(hù)成本、低自放電、快速充電和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展迅速，其被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備，并在電動(dòng)汽車、電動(dòng)飛機(jī)、無人機(jī)等領(lǐng)域作為替代傳統(tǒng)能源動(dòng)力的首選方案。

當(dāng)今，各個(gè)車企都在動(dòng)力電池上大規(guī)模使用鋰電池，且能量密度越來越高，但是人們對(duì)動(dòng)力電池的安全還是隨之色變，并不能很好的解決電池的安全問題也將影響新能源汽車普及。熱失控是動(dòng)力電池安全性的主要研究對(duì)象，值得大家重點(diǎn)關(guān)注。

有研究者通過動(dòng)壓艙開展了不同壓力環(huán)境下的鋰離子電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)，選取3種壓力（50,70,90kPa），搭建3種傳熱平臺(tái)，通過分析3種不同外部熱源引發(fā)軟包裝鋰離子電池?zé)崾Э氐倪^程，研究低氣壓環(huán)境下和不同熱源條件下熱失控災(zāi)害特性問題。測(cè)量和分析了測(cè)試過程中的鋰離子電池溫度和熱失控?zé)嵝詤?shù)等。

鋰離子電池典型的熱失控過程包括氣體釋放、產(chǎn)生煙霧、引燃、燃爆和熄滅。

熱失控的階段的劃分方法存在著不同的說法，核心應(yīng)該是，跨越了哪個(gè)點(diǎn)，熱趨勢(shì)將無法逆轉(zhuǎn)。有理論認(rèn)為這個(gè)點(diǎn)是隔膜的大規(guī)模溶解。在此之前，溫度降下來，物質(zhì)活性下降，反應(yīng)會(huì)減緩。一旦突破這個(gè)點(diǎn)，正負(fù)極已經(jīng)直接相對(duì)，電芯內(nèi)部溫度不可能被降低，無法終止反應(yīng)的繼續(xù)了。該理論將熱失控劃分為三個(gè)階段，自生熱階段（50℃-140℃），熱失控階段（140℃-850℃），熱失控終止階段（850℃-常溫），一些文獻(xiàn)提供的隔膜大規(guī)模融化溫度起始于140℃。

目前行業(yè)大致已經(jīng)摸清了熱失控的發(fā)生機(jī)制，未來的研究更多集中在電池本體安全，熱管理，熱失控中早期的預(yù)測(cè)預(yù)警，超薄阻燃材料的應(yīng)用等。

為了響應(yīng)相關(guān)部門提出的“雙碳”戰(zhàn)略需求和相關(guān)部門發(fā)布的《2022年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》。廣州市綠原環(huán)保材料有限公司打造新能源熱防護(hù)體系新材料，創(chuàng)新性地推出了“二氧化硅及陶瓷纖維材料”，可承受的溫度范圍在-200°C至1200°C之間。

社會(huì)的發(fā)展和新能源政策的相繼落實(shí)，這意味著，不久的將來，國(guó)內(nèi)的新能源汽車（包括乘用車和商用車），或?qū)惭b動(dòng)力電池?zé)崾Э靥綔y(cè)及滅火裝置。

近年來關(guān)于鋰離子電池引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸事故的報(bào)道屢見不鮮。鋰離子動(dòng)力電池在不同的環(huán)境溫度下表現(xiàn)出不同的特性。高溫環(huán)境下，動(dòng)力電池在大倍率充放電過程中會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，如果動(dòng)力電池產(chǎn)生的熱量無法及時(shí)疏解會(huì)在動(dòng)力電池內(nèi)部積累導(dǎo)致動(dòng)力電池溫度升高，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生爆炸。

目前，市面上部分復(fù)合隔熱材料的溫度上限一般只有650℃，難以達(dá)到新能源汽車電池800℃以上的隔熱要求。廣州市綠原環(huán)保材料有限公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過不斷地試驗(yàn)及調(diào)劑配方，開發(fā)出具備阻燃、絕緣、柔軟杠高溫和質(zhì)量輕等特點(diǎn)的改性耐火保溫隔熱氈復(fù)合材料---德耐隆Telite®。

德耐隆Telite®改性耐火保溫隔熱氈復(fù)合材料由二氧化硅及陶瓷纖維氈復(fù)合制備而成，同時(shí)還具備低導(dǎo)熱率、低密度、可壓縮、可回彈、不掉粉、不掉渣的純無機(jī)材料，承受的溫度范圍達(dá)到-200°C至1200°C，可根據(jù)客戶的真實(shí)環(huán)境應(yīng)用需求，提供節(jié)能保溫、防火阻燃、隔音降噪等功能的綜合解決方案。

由于其導(dǎo)熱系數(shù)低（不高于0.02W/m.k），穿選材料的熱量不斷弱化，材料低吸熱性能保持低熱量幅射輸出水平，從而確保降低熱量損耗（或侵入）。所以德耐隆Telite®改性耐火保溫隔熱氈復(fù)合材料除應(yīng)用于新能源汽車電池外，還可用于提高艦艇的動(dòng)力裝置熱、聲環(huán)境控制、隔熱防護(hù)、減振降噪。同時(shí)，該材料廣泛應(yīng)用于石油管道、電子元件、航空航天等領(lǐng)域。

據(jù)了解，針對(duì)鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池，目前安全技術(shù)的發(fā)展主要有三個(gè)層面。第一個(gè)層面是電芯內(nèi)部材料體的調(diào)整。即鐵鋰材料體系的選擇、三元體系材料比例的變化，包括各種添加劑以及電解液的改性等，第二個(gè)層面是電芯、模組、電池包等綜合安全設(shè)計(jì)，包括電池管理BMS和電池?zé)峁芾矸矫娴脑O(shè)計(jì)，第三個(gè)層面是電池在車上應(yīng)用以及與充電方式相結(jié)合，如預(yù)留電池安全富余容量、電池充放電安全預(yù)警、電池防水和防碰撞安全設(shè)計(jì)、電池底盤一體化等。

在安全問題得到極大關(guān)注的同時(shí)，更應(yīng)該注意到，除了安全問題這一核心問題外，動(dòng)力電池還面臨著續(xù)航里程、電池壽命、低溫性能等方面的痛點(diǎn)。在提升安全水平的基礎(chǔ)上，將這幾點(diǎn)同步做好，才能真正推動(dòng)行業(yè)往前更進(jìn)一步。

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