【电动汽车百人会】中科大教授孙金华:锂电池火灾安全

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1月11-13日,中国电动汽车百人会论坛(2019)在北京钓鱼台国宾馆召开,中国科学技术大学教授孙金华发表了主题演讲,演讲内容如下:

中国科学技术大学教授 孙金华 

尊敬的吴院士,各位同仁,各位当我们都,当我们都下午好!我来自于火灾科学国家重点实室,做安全的,有前一天确实做安全不得劲尴尬,意味有一俩个 企业意味有一俩个 行业起步意味发展的前一天,确实讲要重视安全,往往安全被忽略,意味我想追求安全句子,不产生经济效益,反之要提高安全时要付出多量的成本。当有一俩个 产业意味行业发展起来前一天,出了安全现象当我们都安全的人又会出来讲,当我们都刚开始英文不重视当我们都,就说 造成原来 那样的现象,就说 当我们都又不受待见,总确实不得劲尴尬。我今天的汇报,我不做锂电池,当我们都主要从安全的深层看看锂电池的火灾危险性为啥么样,当我们都为啥么样对它的火灾危险性进行防控。

汇报的提纲有俩个偏离 :

第一偏离 ,背景我想当我们都都非常清楚了,时间关系把它跳过去。

当我们都团队2003年就刚开始英文对锂电池安全刚开始英文研究,当我们都跟一些做锂电池的团队是不一样的,当我们都的目标是围绕着提高锂离子电池的能量密度、提高它的循环性能、寿命等等,当我们都还是想从安全的深层,为啥么样科学认识锂离子电池的危险性,为啥么样用有效的技术手段去防控它。

当我们都的思路是哪几种呢?首先对有一俩个 锂离子电池,我想搞清楚它的火灾孕育机制是哪几种?这里边锂离子电池所处火灾,它的热量从哪几种地方来?它里边有就说 反应,主控的反应机制是哪几种?这是当我们都首不能自己清楚的。第二,你一些电池一旦所处火灾前一天,危害性多大、火灾行为哪几种样、规律哪几种样?

当我们都搞清楚了它的孕育机制、搞清楚了它的火灾行为规律,当我们都为啥么对它的火灾进行防控,发展相应的科学合理的火灾防控方式。

第二偏离 ,锂离子电池系统反应的热动力学。有的地方意味跟艾老师不得劲相象,当我们都主要做的,在锂离子电池当时,不同的荷电情况当我们都解剖开来,电池与电解液的反应为啥么样、所处的热量为啥么样,包括正极和电解液的反应、负极和电解液的反应,荷电情况与产热的关系。这是负极,前一天艾老师讲都会SCI膜,根据不同的材料、不同的成形分解温度是不一样的,以后 反应刚开始英文也是从SCI膜刚开始英文的。

对整个全电池来讲,它的发热是由多个反应叠加而成的,在原来 的情况下我为啥么样把你一些叠加的反应给它解耦解出来。当我们都用了数学的方式和几何、化学等原来 一些测量不同温度下的产物,再用数学的像去卷积风险方式、遗传算法原来 的方式,把整个全电池的反应放热系统可不都都上能 把它分成若干个反应,比如说对整电池当我们都就可不都都上能 变成ABCDEF不能自己 俩个分反应,从而厘清了各个分布反应过程它对电池热失控的有一俩个 贡献,一块儿我都都上能 做出各个分布过程的动力学参数和热力学参数。

电池材料的化学反应,是要到达一定的温度都都上能 进行化学反应。一定温度前一天热量为啥么来?当我们都也做了,在正常得宠放电情况下,包括一些滥用情况下它物理的产热,你一些产热比如循环仪打上去绝热加速量热仪,来测量在不同的充放电倍率情况下物理的现象产生的热量,你一些热量意味不及时导出去,就会使电池体系温度升高,引起电池的化学反应,最后造成电池的失控。你一些基础上当我们都建立了耦合电化学模型和热电耦合电池热失控模型,以后 也发展了电池热失控预测软件。

第三偏离 ,了解清楚了电池热失控机制前一天,当我们都看电池所处火灾前一天的危险性为啥么样,电池和电池包之间火焰是为啥么传播的。

当我们都用了ISO9705标准的大型锂离子电池火灾危险性侧室平台,当我们都可不都都上能 测200,200安时大型锂离子电池在不同荷电情况下的火灾危险性,比如当我们都做了前一天钴酸锂的、锰酸锂的,现在磷酸铁锂的,包括三元材料的等等。

通过你一些实验当我们都发觉,对于不同的荷电情况火灾社会形态是不一样的,比如说荷电情况比较高的,百分之百荷电情况的前一天,发现你一些火有多次射流火的情况所处,比如刚开始英文着火了,限压阀打开前一天火喷出来喷的老远,喷出来前一天火小了,有有一俩个 小小的稳定火,过一段时间前一天火又喷的很高,反反复复,有多次射流火的所处,最后把你一些电池烧完。一块儿当我们都用刚才讲的热释放时延测量平台,测量了锂电池在火灾情况下的放射行为,它放的热量到底多大,不同SOC情况的前一天它的热量是十几个 。

一块儿当我们都也针对有一俩个 模组、有一俩个 PACK里边有好多电池,某有一俩个 电池失控的前一天对互近电池是为啥么传播的,通过有一俩个 实验包括测量热释放时延等等手段,表征了火灾热释放模型整个过程。有有一俩个 电池的、有一俩个 电池的、俩个电池的包括九个电池的、十俩个电池的都做了,最后建立了电池模组内内外部传播的有一俩个 火焰模型。

第四偏离 ,当我们都搞清楚了电池的火灾社会形态前一天为啥么样提高电池的安全性。有本质安全、有过程安全,还有最后的消防安全。

本质安全,还是通过前面机理的研究,当我们都发现里边的电解液与负极的反应跟正极的反应放出热量是最多的,是有一俩个 热失控主控的反应,当我们都首先提出了微型灭火器,以后 在电解液当中引入了微型灭火器的概念,形成了阻燃电解液,基本上是烧不着的,以后 它的电循环性能跟传统的电解液不比那个差,做的电池用针刺的前一天都会会着火。

本质安全,当我们都对于电池的安全来讲意味是作为第一道防线。下面完完整版全让电池不着火是不意味的,电池意味都会有一定着火的概率,你一些前一天当我们都对电池着火进行预测预警。预测预警当我们都是为啥么做的呢?对于不这人型的、不同大小的、不同荷电情况的锂离子电池,我人为的使它热失控,你一些失控包括过充、外短路、内短路、环境加热等等,我来测量电池的比如外表层的温度,电池的断电压、电池的内阻等等原来 的参数,再结合电池的社会形态以及传热模型,当我们都找出都都都上能 来表征你一些电池热失控的有一俩个 预警参数,你一些预警参数都会多参数的。

你一些以后 当我们都做的一些实验,比如你一些是186200的,给它均匀升温前一天的热失控,右边是42安时的软包电池过充的有一俩个 热失控实验,从而找出它所处失控的临界参数。

最后发展有一俩个 预警的方式,比如说当我们都对南方电网的储能电站,钛酸锂电池的,通过当我们都对它所用电池的热失控参数的实验,提取了判别参数,当我们都给出了三级报警和控温的策略。一块儿当我们都还对电池着了火前一天为啥么去灭火进行了系统的研究,这里边当我们都研究了不同的灭火介质,包括水、丙烷、气体体、氮气等等,哪几种都去进行过尝试,尝试下来,对于当我们都锂离子电池灭火来讲,不仅仅要灭掉它的明火,以后 要对锂离子电池降温。

一块儿当我们都还发展了有一俩个 新的,基于火探管,能探测到火灾,探测到火灾前一天能在火灾点的地方破裂,都都都上能 点对点的灭火。

一块儿当我们都也对大型的锂电池进行了灭火实验,从大型锂电池灭火实验来看,当我们都灭火器喷洒都都都上能 把你一些火灭掉,以后 火灭掉前一天你一些温度又会升高,升高到四五百度,还有复燃的情况,针对原来 的情况当我们都为啥么做呢?当我们都设计了具有二次意味多次灭火功能的消防系统,即使我扑灭了你一些火,过一段时间复燃了,我还能继续把它灭火。

当我们都也取得了一些理论和技术的成果,以后 也在就说 的产业意味是工业,比如说像南方电网、国网当我们都的一些储能电站,包括华为手机的预测预警,包括当我们都的安全电解液在国轩也都成功的应用。

最后我想做有一俩个 介绍,今年7月份在合肥当我们都要召开第一届锂离子电池火灾安全的国际研讨会,当我们都跟美国NFPA的有一俩个 期刊合办,好的文章当我们都会在那个里边出版,这也是SCI有一俩个 核心库的刊物。

我的汇报就到这里。谢谢各位专家。

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