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电动汽车燃烧事故频发?固态锂电池或可避免

固态电池被认为是下一代锂离子电池,其分为全固态电池、准固态电池和半固态电池。相较普通锂离子电池,全固态电池更安全,而且具有更高的能量密度。

传统的液态锂电池,被科学家们喻为"摇椅式电池",摇椅两端为电池的正负两极,中间为电解质(液态)。其中的锂离子如同优秀的运动员在正负两极间来回奔跑,在运动过程中即完成电池的充放电过程。

然而,这种看似有趣的结构却存在隐患。据不完全统计,今年上半年电动汽车发生过10起燃烧事故。某消防单位对此总结,新能源汽车发生燃烧最为常见的场景表现为充电过程中的燃烧,此外,电池在行驶或停驶过程中也会产生燃烧。

不久前,在北京召开的第二届储能电池技术发展方向研讨会上,与会专家就目前电池存在的问题进行了深入讨论,认为固态电池是相对更加理想的选择。

安全性更高,可继承液态锂电池"江湖地位"

液态锂电池为何会频发爆炸,有专家分析,原因在于传统锂电池在大电流下工作有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路破坏;电解液为有机液体,在高温下会加剧发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向。

而近年来,学术界、产业界认为采用固态电池在安全性上相对有所保障,视其可以继承液态锂电池的"江湖地位"。

"储能的春天已经到来,储能行业开始萌芽开花,在各类储能技术中,电池储能最受关注,也是发展最快的储能技术方向。全固态锂离子电池是规模化储能理想的化学电源。"中国科学院电工研究所储能技术研究组陈永翀教授表示。

专家认为,全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,有望从根本上解决电池安全性问题,是电动汽车和规模化储能的理想化学电源。

北京理工大学电动车辆国家工程实验室、中国电工技术学会电动车辆专业委员会委员孙立清曾表示,相较于传统锂电池,固态锂电池的差异在于电解质固态化,理论上存在一定的优势。

由于固态锂电池采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂电池的电解液,大大提升了锂电池的能量密度。采用固态电解质,可以阻止电池中的一些成分燃烧。

与会专家介绍,固态锂电池的密度及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。因此,在同样的电量下,固态电池体积将变得更小。而且,由于固态电池中没有电解液,封存将会变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不需要再额外增加冷却管、电子控件等,不仅节约了成本,还能有效减轻重量。

开发还在路上,一些关键问题有待突破

将固态电解质引入锂电池,是为了突破目前有机电解液存在的种种限制,提升电池的能量密度、功率、温度范围和安全性。与会专家提出,真正实现这些目标,仍需首先解决现有电解质材料本身以及与电极界面存在的问题。

科技日报