详解：动力电池安全性的几个问题

　　还有的就是能否评估电池发生内短路的风险?什么意思呢?现在很多大的汽车公司和手机公司拿着电池来找我，要做评估。假如说我有4家的电池，到底哪一家风险最大?哪一家风险最小?这个是很重要的，就是怎么样评估呢?评估的东西有没有科学依据?

　　如果能评估就可以在制造和设计上尽量地规范，这个也是推论的，也没有科学依据，制造瑕疵怎么来评估和规避?如何应用?这些都是目前锂电研究的深水区，全世界可能也就是一两个科学家在做，大家感兴趣可以看一看。

　　内短路如何引发热失控?这个是这几年做的工作，待会儿跟大家分享一下，内短路以后热失控的过程怎么演变的?怎么控制?看能不能控制?是怎么研发的?是否可以控制?控制的原则是什么?用什么方法控制?这个研究确实是一个进展，我们有一些工作也得到了社会的认可。

　　我们看看，电池锂电的热失控这个图片大家都看过了，应该是比较熟的，如果右边是温度，随着温度的升高会有一系列的反应，但是这些反应只是定性的，对每个电池不一样，要有精确的反应，左边看是放热量，有不同的程度。当放热反应的热速率高于电池的热速度时，电池内压就会上升，容易产生热失控。

　　我们看看一些典型的放热都有什么?SEM分解，其实SEM的分解热量非常小，但是在早期发热，现在SEM做的稳定的已经不是在早期另外最严重的就是正极的，充电钴酸锂，放出的氧气和热会把隔膜氧化等等，大概是这么一个早期的研究。也可以画出那么一张图，横坐标是温度，纵坐标是放热，这里面有一个数值。

　　我们来看看这些各种材料里面对热的贡献是什么?比如说负极，负极我们发现它的放热的量和速率其实都跟它的比较面积正相关关系，当它的比较面积小的时候放热就小，放热比较慢，所以我们认为表面的反应放热是主要的，有可能是SEM分解，这个跟比较面积有关系，这个是负极。那么正极也是，这个已经是证实了，正极做热重的时候会发生失重，而且尾气里面是可以检测出氧气的，电解液也会放出大量的热，各种热量，放热量是非常大的，这些技术也是来判断材料的安全性的主要的手段。我们也可以看到材料可以做出DSC，放热速率等等，包括热重，失重，失氧。

　　隔膜也很重要，这里我要讲一个，大家最关心的隔膜的shutdown，对于动力电池几乎就没有用，为什么呢?如果电池的温度达到了shutdown的温度的时候，你关不关机已经没有意义了电池很快冲过温度区域，使整个隔膜崩溃，所以这个是没有用的，当然如果隔膜在较高的温度下扛住较长的时间是有用的，包覆技术可以做的很好，从材料当中把散热材料做的很好的话，三元材料可以做到。8

　　还有散热大家都知道很简单了，散不出去热，这个电池一定要出问题的，我们做了相关的研究，热失控的过程，能够定量地来发现它，自放热的起始温度T1，也可以发现急剧上升的点T2，各种的参数不一样，代表了电池热稳定性量的概念。

　　我们简单说化学反应的放热可以把电池温度推到400度左右，电能推到另外的400度，所以一般的电池发热的温度都会超过400度，但是有一些现象会有1500-1600度的温度，在车上把金属烧化了，我们现在还搞不清楚什么原因，所以我们还可以发现在不同温度下放热的速率不同，速率越低应该是稳定，放热速率越快安全性就会越差这个也是非常重要的。

　　所以有了这些过程我们就可以控制安全性，电池安全性就是它放热温度升高，引发新的放热，再升高再放热，再升高再放热，我们叫它热失控放热的链式化学反应，如果把这个链切断，这个电池是不是就不发生热失控了?这个是控制热失控的基本的科学原理，我们就可以把每个放热的解析出来是什么什么放热，我们通过化学的方法把这些东西的放热等等控制住，就可以了，比如说我们做的电池，我们用热稳定性的正极，聚合物添加剂，热稳定黏合剂，阻燃电解质溶液等等，就可以达到电池的安全性。从化学的原理，减少内部化学反应放热量，降低化学反应放热速率，提高化学反应发生的温度，降低电池温度升高的速率这些都可以做到的。

　　回顾一下要解释动力电池的安全性，需要更多的同仁来关心和支持，加大研发力度，把安全性的问题一步一步地解决。任何问题只要我们做，哪怕是蜗牛爬也会到的，所以我希望大家都关心这个问题，加大研发力度解决这个问题。包括热失控的控制，随着技术的进步，我想将来总有一天能控制住，我们期待这一天，谢谢大家!

　　主持人提问：高能量密度能增加里程，那从高能量密度这方面还有快充对热失控有没有更高的要求，或者是更强的趋势?

　　何老师：18650体积非常大的情况下做高密度有很大的挑战，因为要塞进去的隔膜要很薄，但是动力锂电池来说，对于体积没有比较明显的限制，跟电池的安全性之间是没有必然的联系，不是说能量高安全性就差，这个是没有关系的。其实电池的安全性我们对很多电池做过评估，最后发现的结论是电池的安全性和电池是什么材料做的没有关系，跟什么有关系知道吗?跟厂家有关系，确实是这样的，就是我们发现有一些厂家做的三元材料会比另外一些厂家做的还要安全，实际是跟厂家有关系的，这是一个问题。

　　我觉得快充是现有的技术非常难以解决寿命的问题，最近我也是对这个很感兴趣，三星很多年前就感兴趣这个快充，去年他们跟我联系，希望我去讲讲快充的问题，我一直没有去，没想到真的出事儿了，我要去讲了我估计今天就不一定会出事儿。因为我做过评估，就是18650的动力电池，知名品牌的动力电池我们发现它的标识4C充放电，我们发现1C的时候就有很大的概率检出安全性隐患了，可能这些隐患要很专业才能检测出来，可能你们平时不会发现，但是我这个发现很有价值。

　　最近华为希望我帮他们检测电池的安全性，这个确实是不一样的，这个超出我们的预想，4C的设计大家觉得没有问题，其实我发现在1C的时候就可以检测出隐患，所以我要告诉三星的话就不会出事儿，所以快充对寿命安全性极大的隐患，从我的知识来看目前这个问题很难解决。