動力儲能電池安全系列報道 新材料推動動力儲能電池安全性升級

記者：許明

 2020年，我國電動汽車市場發生了72起自燃起火事故，涉及至少25個知名汽車品牌，覆蓋了38款電動汽車型號，包括乘用車、客車和貨車等多種用途的車型。這一系列事故引起了社會廣泛的關切，再次將電動汽車的安全性問題置于焦點之中。

盡管電動汽車以其環保和節能等優勢逐漸成為我國交通領域的重要組成部分，人們對其安全性仍存有疑慮。尤其是在電池安全方面，作為電動汽車的核心組件之一，動力電池的安全性直接關系到整車的安全性能。在電動汽車的日常使用中，電池過充、過放、高溫和短路等問題可能引發電池起火。此外，電池制造缺陷、不當使用和充電設施問題也可能成為自燃的潛在原因。為提升電動汽車的安全性，業內專家已經采取一系列措施，包括強化電池安全性能的研發和測試，提高電池的防水、防塵和防震等關鍵性能。

在這些努力中，專家張立偉率先在動力電池和儲能內部結構的材料優化方面取得了顯著進展。目前，動力電池和儲能結構中普遍采用的鋼鋁材料使得設備變得笨重，無法滿足不斷提高的性能要求。由于鋼鋁材料的導熱性較差，容易導致熱管理困難，電池在充放電過程中產生的熱量無法迅速散發，進而可能導致熱失控和火災。為解決這一問題，張立偉在2021年率先優化了動力電池和儲能結構的內部材料，提高了導熱性能，使得設備更加輕巧、高效，并具備更好的阻燃性能，降低了發生明火事故的風險。這一創新為電動汽車安全性的提升樹立了典范。

在張立偉領導下，研發團隊通過深度融合泡棉、膠水和點膠技術，成功創造了一種超高分子導熱結構材料，稱為“導熱導熱硅膠泡棉”。泡棉，作為泡沫狀結構材料，其應用可顯著提升絕緣性能、抑制熱量傳導，并增強整體結構的穩定性。而膠水，作為粘合劑，不僅將泡棉材料黏合在一起確保密切結合，還提供額外的隔熱和防護效果。同時，點膠技術則是在特定區域點狀涂覆或填充膠體材料的高度精密技術，用于在電池特定位置應用膠體材料，以提供局部的絕緣、導熱或防護效果。

張立偉還創新了膠水配方，通過在原膠中巧妙引入金屬氧化物和其他特殊材料的精確配比，最終成功實現了“導熱硅膠泡棉”更強導熱性、更高強度和更卓越緩沖性能的目標。相較于傳統材料，導熱硅膠泡棉的密度降低了40%，通過電池組結構的優化，大幅減輕了整體電池組件的重量。此外，在阻燃性能方面，導熱硅膠泡棉達到了美國保險事業聯合會制定的最高等級UL94V0，明顯優于傳統材料的UL94V1，為電池安全性的提升提供了顯著保障。經實踐檢驗，該產品可提高局部區域0.2W/mK的導熱率，降低30-50%的電池自燃及Pack包的燃燒概率，在中國眾多一線能源企業中得到了廣泛應用。

通過深入的材料技術創新，張立偉推動了新能源行業的發展，為該行業的技術進步開辟了新方向。這一創新不僅滿足了電動汽車電池領域對安全性和性能的緊迫需求，同時為儲能技術的演進提供了強有力的推動力。

除了在材料創新方面取得進展，新能源行業也在其他領域進行研究，其中包括改進熱管理系統，以更有效地監測和控制電池的溫度。實現這一目標的方法包括增加散熱表面、采用液體冷卻系統以及對電池包設計進行優化。同時，引入更安全的電解質，如半固態和固態電解質，相較于傳統液態電解質，具有更高的熱穩定性和防止電池短路的能力。

電池管理系統（BMS）的改進也至關重要，以更精準地監測電池狀態，包括電壓、溫度和電流等參數。這有助于及早發現潛在問題并采取措施以避免自燃。防過充和過放保護是通過控制電池的充放電過程實現的，確保電池工作在安全范圍內，這同樣依賴于先進的電池管理系統。

在外部損傷檢測方面，引入傳感器和監測系統能夠及時發現電池外部的損傷，例如碰撞或刺穿，以采取措施防止進一步損害導致自燃。在設計電池包時，采用安全隔離和隔熱設計是另一個關鍵考慮因素，通過使用隔熱材料和安全隔離層，減緩電池發熱的傳導速度，從而降低自燃風險。

所有這些技術創新方面的進展將持續得到跟蹤和報道，以確保電池技術的不斷進步與安全性的提高。通過以上各方面的技術創新和改進，未來，電動汽車將成為更加安全、可靠和環保的交通工具，為人們的生活帶來更多便利和福祉。