专属新能源电池的安全防护——锂电池安全防护解决方案
发布时间：2022-09-07
在今年两会上，全国人大代表、乐山太阳能研究院院长姜希猛提出了“关于电化学储能系统安全、高质量发展”的建议。在充分发挥新材料和新技术的作用方面，特别提出充分发挥气凝胶的隔热防火功能，加速气凝胶在锂电池安全防护领域的推广应用。
随着动力锂电池需求量增多，其安全性能也成为锂电池首要问题。如何提高电池安全性，确保乘客的生命安全，俨然已成为重中之重！
锂 电 池 存 在 安 全 隐 患
目前新能源电动车主要使用磷酸铁锂电池和三元锂电池。磷酸铁锂电池在低温环境下，正负极材料中带电电子运动能力变差，活性降低，导致可发生移动的锂离子数量减少，电池容量和续航均降低。而三元锂电池由于结构问题，对氧的束缚力很低，导致其活性较高，热稳定性较差，单体电池出现热失控，将会影响整个电池组系统的稳定性，一旦出现，如同多米诺骨牌效应，轻则电池破损，重则车毁人亡。因此，对锂电池进行有效的热管理以及控制热失控是安全的重中之重。
解 决 方 案
锂电池热失控主要从两方面保障安全。
一方面预防：通过优化锂电池的整体系统布局，降低引发热失控诱因的概率。
一方面遏制：通过防护材料，在发生热失控时，将其限制在某一区域内，将事故严重程度降至最低限度。
有机功能材料研究所聚合物纳米陶瓷复合材料创新中心（下称创新中心）潜心研究气凝胶材料，针对目前锂电池防护现已形成整体解决方案。采用经处理后的阻燃气凝胶片材置于电芯之间，辅助定向导热材料，实现“冷时保温，热时散热，火时隔火”，真正满足锂电池热管理及隔热防火需求。
气凝胶阻燃片材
通过涂层封装气凝胶片材，同时解决现有气凝胶隔热片塑封不阻燃及掉粉问题。
气凝胶材料在低于600℃的环境中，导热系数随温度升高缓慢，高于600℃温度，导热系数上升速率较快。本创新中心针对以上问题，研发出一种高温低热导率、高辐射涂料，与气凝胶片材复合形成三明治结构，使其在锂电池发生热失控时依旧具有高效的隔热性能，延缓电池热失控传递。
高 效 定 向 导 热
将气凝胶阻燃片材与散热材料相结合，形成定向导热散热体系，将内部温度快速集中释放。
蓄热保温，节能减排
通过传热材料可将热量高效定向导出，为贴合双碳理念，避免热量浪费，本创新中心提出一种构想，配合相变材料进行蓄热。通过定向导热方式储存锂电池运行过程中产生的热量，在冬季将热量释放。配合气凝胶涂料，对整体电池包进行处理，双管齐下，保障冬季锂电池续航能力。
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