从技术变革看新能源汽车动力电池的未来

动力电池燃烧危害严重,处在新能源汽车快速发展阶段,任何燃烧事故都可能会让一个企业一夕回到解放前,给业主生命财产安全带来伤害。恰恰很多时候电池就是燃烧了,无法避免。

若解决这个问题,则意味着未来我们将拥有更加安全的电池,新能源汽车发展的会更好。

据悉,有企业宣称通过不燃烧的电解液、耐高温的隔膜和制冷热控流体被动防御技术实现了动力电池不燃烧。

理论上讲,这三个技术都对应电池燃烧过程针对解决的。而电池燃烧,先是电池工作本身产生热量,当产热与散热无法平衡,热量开始在电池内部积累,温度升高。当电池内部温度达到130℃,普通的隔膜就会熔断收缩,电池正负极因为没有隔膜的阻断导致短路,随及产生更剧烈的电化学反应——放出更多的热量,产生气体——电池燃烧爆炸就随之产生了。

那么接下来就聊聊这三个核心技术方向。

电解质技术突破是电池的革命

液体电解质叫电解液,电解质在锂电池内部起电荷传导作用,没有电解质的电池是无法充放电的电池。目前锂电池大部分是易燃、易挥发的非水溶液组成,这个组成体系相比水溶液电解质组成的电池有更高的比能量和电压输出,符合用户更高的能量需求。因为非水溶液电解质本身易燃、易挥发,浸润在电池内部,也形成了电池的燃烧根源。

电解质的技术突破往往带来电池发展的革命。锌锰电池发展历史上有三次革命,两次革命源来自电解质的技术突破,提高电池的放电性能和比能量。当前锂电池安全是一个问题,解决燃烧问题的电解液有如下几个市场技术方向。

该公司的电解质还是以电解液形态存在,肯定是非水溶液电解液或者室温离子液体,具体什么技术虽然无法获悉,但未来凝胶和固体电解质也是一个更安全的方向。

隔膜并非一层纸 技术含量高

电池燃烧的过程中,隔膜因为高温融化收缩导致电池内部短路是主要原因,提高隔膜的耐热温度是制造更安全电池的技术方向。隔膜并非一层纸那么简单,除了温度,隔膜的浸润能力、孔隙率、机械强度、内阻、电化学稳定性等也是隔膜实际生产中考虑的因素。所以隔膜并非一层纸那么简单,从耐温安全和吸液率角度,综合这几个因素后,隔膜的技术方向如下。

该公司的隔膜使用静电纺丝工艺生产的芳纶隔膜,拥有优秀的综合性能,其中帝人和江苏圣欧芳纶有少量生产。相比于普通隔膜,微宏的PMIA隔膜有更简单的生产工艺,但目前售价较高,未来有足够的空间支持新技术的不断迭代,为新能源产业带来更安全的产品。

散热充分的电池才是安全的电池

上面聊到,电解液是为了隔绝燃烧来源,隔膜是为了提高耐热温度,那么散热充分则是降低电池温度,避免积热过多引发电池热失控。如果说电池温度急剧升高到300℃,即使隔膜不融化收缩,电解液自身、电解液与正负极也会发生强烈化学反应,释放气体,形成内部高压而爆炸,所以采用适合的散热方式才是电池不燃烧解决方案的闭环。

该公司的制冷热控流体被动防御主要还是为了电池散热,隔绝空气是附带功能,如果无法隔绝空气,那么散热循环液体在行驶、爬坡、震动过程中很容易漏液,降低散热功能,是电池安全无法允许的。微宏属于液冷技术,包含风冷、相变材料散热共三种电池的主动散热方式。其中液冷目前相对技术成熟,适合一般中大功率设备;风冷适合低功率设备,技术成熟;相变材料有很强的散热效果,适合大功率设备,也可以与风冷结合,形成热风舱内循环制热,提高能量效率,技术还处于研发阶段,是未来的一个方向。

展望电池技术 让出行更安全

内燃机的发展有一个半世纪,汽车的出现有两个半世纪,曾经的电动汽车比内燃机更早出现,但因为前期电动汽车能量功率低、行驶速度和距离小,成本高,以及外部大量的石油开采和内燃机技术不断进步,使电动汽车的发展停顿了近一个世纪。市场需要安全的产品,技术带来产品的革命,电池技术的发展会让出行更安全。