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新材料可防止热失控,从而阻止电动汽车电池起火,就像飓风海伦(Helene)中被淹的特斯拉一样

用于卷对卷生产的 LG 电动汽车电池防火材料(图片来源:LG 化学)
用于卷对卷生产的 LG 电动汽车电池防火材料(图片来源:LG 化学)
凭借 LG 的新型电池材料,像特斯拉 Model X 在飓风海伦(Helene)期间在车库中起火的场景可能成为过去,这种材料可以快速进行大规模生产。
E-Mobility Science

虽然特斯拉的统计数据打破了 "电动汽车电池起火是常有的事 "这一流行神话,但不可否认的是,一旦发生火灾,电池组是很难扑灭的。

要扑灭电动汽车电池引起的火灾,需要数倍于一加仑的水,因为电池组会因一种被称为 "热失控 "的现象而进入自燃模式,这是普通灭火器无法应对的。

例如,在飓风 "海伦 "袭击佛罗里达海岸之前,州长德桑提斯(DeSantis)就警告说在飓风 "海伦 "袭击佛罗里达海岸之前,州长德桑蒂斯(DeSantis)警告拥有电动汽车的市民将汽车开到高处。飓风过后,达尼丁消防救援部门在推特上发布了"如果您的电动车接触到洪水,请不要充电或启动"的消息,并建议被洪水淹没的电动车应先接受消防员的检查。

为了证明他们的观点,一辆被洪水淹没的 Model X 在车库中与腐蚀性盐水接触后,电池组被点燃,烧毁了整个车库。前几次飓风也导致过多的电动汽车起火,一辆特斯拉汽车甚至自燃了 几个月后在被水淹没并被送往 垃圾场.将这辆 Model S 浸入水池中才熄灭了火焰,这都是因为热失控会将孤立电池中的电极短路扩散到整个电池组。

而 LG 化学公司的一种新型材料恰恰能将热失控扼杀在萌芽状态。LG 的研究人员创造了一种复合材料,它可以通过大幅改变电阻值来对温度波动做出快速反应。这种材料可以轧制成厚度仅为 1 微米的热失控预防层。它位于阴极和铝箔之间,铝箔是锂电池中电子移动的电流收集器。

安全强化层由聚噻吩制成,其分子结构可在高于 90°C - 130°C 的典型电池工作温度范围内发生变化。

温度每升高 1°C,电阻就会迅速增加 5000 欧姆。这种对温度敏感的材料所能达到的最大电阻是正常电池工作温度下电阻的 1,000 倍,从而在点火过程中有效地切断了电流。因此,这层材料就像每个电池的保险丝,能阻止电流流动,防止热失控,进而防止电动汽车电池起火和蔓延。

虽然以前的方法涉及在电池单元内放置温度响应材料,但往往面临反应时间慢或能量密度降低的问题。然而,LG 化学公司凭借其专业技术和获得专利的材料设计,成功开发出了一种可以解决这些问题的材料,从而可以在大规模生产过程中快速应用。

LG 化学公司的研究人员对新型电池安全材料进行了测试,方法是刺穿电池并在电池上投放砝码。使用改性聚噻吩层的电池无一进入完全热失控状态,而在跌落试验中,所有普通电池和穿刺试验中 84% 的电池完全烧毁。

锂电池防火的锦上添花之处在于,这种新材料可以迅速扩大规模,进行卷对卷批量生产。LG 公司使用这种保护层制造的手机电池已经进入安全验证阶段,并计划在明年将其认证用于大型电动汽车电池组。

LG 化学首席技术官告诉记者:

"这是一项实实在在的研究成果,可以在短时间内应用于大规模生产。"他欣喜地表示,这项材料发明将"提升安全技术,确保客户可以放心使用电动汽车"。

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Daniel Zlatev, 2024-10- 4 (Update: 2024-10- 4)