鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年07月12日
微宏發布不燃燒電池技術,真不是吹牛!
3月19日夜,微宏動力系統(湖州)有限公司在北京水立方召開了"MoreThanSafe微宏不燃燒電池技術發布會"。微宏的發布會到底公布什么技術呢?記者和其他人一樣懷著好奇之心等待發布會準點開始。
微宏不燃燒電池技術的三點核心
一是不燃燒的電解液;
二是耐高溫的隔膜;
三是智能熱控流體(STL)被動防御技術。
吳揚連線總部實驗室,現場演示電池安全對比實驗
1鋰電池燃燒,電解液熱失控占72%
導致鋰電池發生事故的原因歸根結底是內部發生短路,造成內部短路的原因卻有很多種,不平衡充電會導致生成鋰枝晶;污染、隔膜缺陷、毛刺、極耳/電極錯位焊縫不良等生產工藝問題也會造成內部短路;過渡金屬在負極生成枝晶、集流體受電極材料壓迫斷裂,這是鋰電池在循環過程產生的損耗;此外還有不穩定設計、環境條件惡劣、機械性損傷等都會造成內部短路。
劉文娟博士介紹熱失控的比例
在這么多原因中,各占多少比重呢?以前記者只聽到介紹造成內部短路的諸多因素。微宏研發副總裁劉文娟博士給出了詳細的答案。正極反應熱6%;負極反應熱5%;鋰氧化熱15%,電解液燃燒熱高達72%。
2三項關鍵核心技術
既然電解液的問題最重要,主攻方向就要瞄向這里,微宏花了8年時間研發不燃燒的電解液。微宏研發副總裁鄭卓群博士講述了研發過程中的辛苦歷程。
鄭卓群博士介紹不燃燒電解液裝入電池后測試結果
"我原本以為只要2-3年的時間就能研發出不燃燒的電解液,因為如果只強調不燃燒,相對難度低一些。"鄭卓群博士說:"但是,微宏提出的要求是:不燃燒、10分鐘快充、長壽命。多種因素都要考慮,難度一下子就上去了。為此,我帶領團隊研發了8年時間。"
一個人8年時間呆在實驗室苦苦攻克一項技術難題,那種內心的苦,只有鄭卓群博士自己才能深刻體會,不過,微宏動力的CEO吳揚先生時刻關注研發,對她們的辛苦也深有體會,吳揚在介紹鄭卓群博士說:"把你關在實驗室關了8年,真是苦了你!"
微宏研發的不燃燒電解液能經受檢驗嗎?用事實說話。鄭卓群博士向大家展示了諸多的實驗對比檢測,普通電解液遇到明火迅速燃燒,直到電解液全部燒完才熄滅,微宏研發的不燃燒電解液遇到明火,火苗反而被電解液氣體撲滅了。
不燃燒的目標達到了,10分鐘快充和長壽命能達到嗎?用實際檢測說話最有說服力,10分鐘快充在很多實驗室都能做到,不需要多長時間。長壽命檢測卻花了一年時間,鄭卓群博士說:"這張循環壽命檢測圖,我們花了一年時間讓電池連續不斷地快充、放電,檢測電池全壽命工作,最后的結果表明,電池衰減非常小。"
吳揚后來補充說:"我們的電池最長已運行5年時間,8000次循環,最大電性能下降不超過7%,比我們在實驗室檢測的結果還要好。"
為什么實際運行電性能結果比實驗室還要好呢?對于記者的疑問,技術研發出身的吳揚給出了解釋:在實驗室檢測電池,電池24小時不間斷充放電,沒有休息過。在車上使用,晚上不工作,電池可以得到休息,這就像人一樣,睡一覺起來精力充沛,電池得到休息后,電性能也會得到改善。
電解液的燃燒熱會傳遞給隔膜,隔膜的熱收縮問題也令人頭痛。8年前,吳揚對微宏首席技術官李翔先生說:"現有的電池隔膜遇熱收縮,多次熱收縮后,安全隱患就出現了,研發一款能夠耐高溫的隔膜。"
李翔先生有著30多年工業用膜開發經驗,在超濾膜開發技術上,被吳揚稱贊為第一,李翔先生研發的超濾膜在2006年被陶氏化學高價收購。
李翔先生研發隔膜也走過彎路,熬過8年才成功,最終找到PMIA材料,這種材料熔點高于350℃,分解溫度高于400℃,燃燒等級為自熄,并且化學性能穩定,不會溶于電解液。
這項研究成果真有那么好嗎?還是用事實說話。李翔先生給大家展示了三種材料的熱收縮實驗結果,PE隔膜在150℃烘拷一小時已經收縮成一團;針對PE隔膜的缺陷,有些企業研發出其上涂覆氧化鋁,性能得到改善,但是在200℃烘拷一小時,隔膜也發生嚴重的變形;微宏高溫隔膜在300℃烘拷一小時,經受住了考驗。
李翔先生介紹三種隔膜熱收縮對比測試
此外,李翔先生還向大家展示了高溫熔點對比實驗,用350℃的金屬刺向三種隔膜,微宏高溫隔膜同樣表現出優異性能。
雖然不燃燒的電解液解決了鋰電池熱失控的主要問題,但是,并沒有完全消除隱患,正負極反應及鋰氧化的熱量仍然有28%。這幾方面的熱能與化學反應和材料本身有密切關系,化學反應始終伴隨著能量釋放或者吸收,無法消除,為了解決這個問題,微宏研發了被動防御技術。
微宏研發副總裁仝志明博士向大家介紹了這項技術,他說"燃燒有三個基本要素:可燃物、著火源(高溫)和助燃物(空氣),不燃燒電解液減少失控能量,解決的是可燃物的問題,耐高溫隔膜減緩能量釋放,解決的是著火源問題,智能熱控流體(SmartThermalLiquid(STL))被動防御技術好比是拿走了鋰電池這一'自帶火柴的油箱'的火柴與油箱,通過浸沒的方式,使泄漏的電解液不接觸空氣,從而使安全更有保障。"
這項技術的效果如何呢?仝志明博士舉了一個例子,微宏已向英國巴士公司銷售了1000套雙層電動巴士的電池。去年感恩節前夕,英國倫敦的一輛雙層巴士在安裝電池時操作不當導致電解液少量泄漏,由于感恩節來臨,工作人員急匆匆地趕著回家過節,沒有注意到就關門離開,一周后才發現,由于智能熱控流體(STL)被動防御技術,沒有造成安全事故。
仝志明博士說:"STL可以通過BMS的絕緣檢測功能對液體檢測,及時發現電池組的漏液情況,增強了電池的安全性。"
智能熱控流體(STL)技術雖然也是微宏的核心之一,但是,吳揚在發布會上公開表示,愿意向全行業公開這項技術,"它并不會給車輛增加多少成本,但是帶來的安全效果顯而易見。"
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