本文來源：Clean Technica

　　編譯：李忠東

　　電動汽車（EV） 熱失控是指 鋰離子電池內(nèi)部局部或整體的溫度急劇上升，熱量無法及時散發(fā)，導(dǎo)致大量熱量積聚并誘發(fā)進一步的副反應(yīng)，最終可能引發(fā)電池脹氣、起火甚至爆炸的現(xiàn)象。 熱失控一旦開始就很難停止，是鋰離子電池面臨的一個重要安全問題，它描述了一種連鎖反應(yīng)，其中一個受損的電池單元開始以熱的形式釋放能量。

　　熱失控在質(zhì)量較低的電池單元中尤為常見，可能由加熱、壓碎、穿透或過充等不規(guī)則活動觸發(fā)，以及由于零部件的故障或一次性質(zhì)量缺陷所引起。當電池單元發(fā)生短路時，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生極高的溫度，因為儲存的能量突然釋放。如果不加以控制，產(chǎn)生的熱量可能會引起火災(zāi)，因為不受控制的熱量積累會導(dǎo)致進一步的損壞，這就是所謂的“失控”。鋰離子電池與水具有高反應(yīng)性，發(fā)生火災(zāi)時很難用水撲滅。

　　此外，熱失控的發(fā)生通常伴隨著有毒氣體的釋放，這些氣體可能通過電池的爆炸帽或當軟包電池破裂時排出。隨著氧氣與蒸汽混合，熱量持續(xù)積累，電池單元甚至可能點燃。在一個電動車電池包中，多個電池單元構(gòu)成一個模塊，而多個模塊構(gòu)成一個包。當電池由于任何類型的濫用而發(fā)生短路時，電池單元加熱。溫度的積累最終超過了電池單元周圍可以散發(fā)的熱量，影響附近的電池單元。由單個電池單元的熱失控引發(fā)的電池系統(tǒng)中熱失控序列稱為熱失控傳播或熱傳播。幾秒鐘內(nèi)，溫度就會升至近1000攝氏度，從而引發(fā)火災(zāi)。

　　為了通過研究防火安全測試評價技術(shù)來探索安全風險點，我國于2024年7月，發(fā)布了《電動汽車安全性評估方法第1部分：整車熱擴散防護》團體標準。標準設(shè)置了四個維度——安全提示、應(yīng)急救援、火災(zāi)防護和數(shù)據(jù)聯(lián)動，共計11 個指標，以有效控制熱擴散，防止整個電池組發(fā)生連鎖反應(yīng)，進而引發(fā)火災(zāi)或爆炸等嚴重事故。

　　SRL 充當“保險絲”

　　韓國LG 化學(xué)去年10 月1 日宣布，其研發(fā)團隊與韓國浦項科技大學(xué)電池團隊共同開發(fā)了一種由聚苯醚（PPO）、聚酰胺（PA）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等多種材料組成的全新安全強化層材料（SRL），可以大大延遲電動汽車所用的鋰離子電池的熱失控。該研究結(jié)果在線發(fā)表在世界領(lǐng)先科學(xué)期刊之一的《自然通訊》九月版上，論文標題為《通過在實用鋰離子電池中可擴展地制造安全加固層來防止熱失控》。

　　SRL 以薄層形式存在，厚度僅為1 微米，約為人類頭發(fā)厚度的1/100，位于陰極層和集流體（鋁箔，充當電池中的電子通路）。它能夠根據(jù)溫度改變其電阻，充當“保險絲”，在過熱的早期階段阻止電流流動。當電池溫度升高超過其正常工作范圍（通常在90℃ ~130℃之間）時，SRL 就會對熱量做出反應(yīng)，改變其分子結(jié)構(gòu)并有效抑制電流流動。溫度每升高1℃，SRL 的電阻就會增加5000Ω。此外，SRL 還具有可逆性，這意味著一旦溫度回落，電流就能重新正常流動，恢復(fù)電池的工作狀態(tài)。

　　LG 化學(xué)的內(nèi)部測試顯示，SRL 在1000℃以上的溫度下能阻止火焰蔓延超過400 秒，比一般的阻燃塑料長45倍。它還具有極好的尺寸穩(wěn)定性，在極端的溫度變化下仍能保持其形狀。雖然SRL 永遠無法完全消除火災(zāi)風險，但在電池損壞和過熱的情況下將為駕駛員和乘客提供更多時間撤離。

　　當研究人員對移動鋰鈷氧化物（LCO）電池表面進行穿刺時，配備SRL 的電池沒有一塊起火，而未使用SRL的電池中超過80% 發(fā)生了起火。當研究人員將一個10 公斤的重物掉落到用于電動汽車的鎳鈷錳（NCM）電池上時，所有標準電池都起火，而配備了SRL 的電池中有70% 沒有起火。剩下的30% 雖然起火，但火焰在幾秒鐘內(nèi)便熄滅了。

　　有效抑制EV 熱失控

　　LG 化學(xué)是一家全球性化學(xué)企業(yè)，在石化、尖端材料、生命科學(xué)等核心領(lǐng)域擁有多元化的業(yè)務(wù)組合。生產(chǎn)從石化產(chǎn)品到再生塑料的各種高附加值產(chǎn)品，向客戶提供尖端電子和電池材料、藥品和疫苗等差異化產(chǎn)品。LG 化學(xué)通過旨在應(yīng)對氣候危機的可再生能源和負責任的供應(yīng)鏈，為社會做出貢獻，力爭到2030 年實現(xiàn)碳中和增長，到2050 年實現(xiàn)零碳排放。

　　為滿足客戶的需求，LG 化學(xué)自2009 年起堅持不懈地開展研發(fā)工作，最終成功開發(fā)出可應(yīng)用于電池部件并具有世界最佳性能的SRL。LG 化學(xué)工程材料業(yè)務(wù)部部長金史蒂文表示：“為消除客戶的痛點，我們十余年來堅持不懈地開展研究工作，最終找出解決方案，意義深遠。我們將依托世界最高水平的共混改性技術(shù)，通過持續(xù)開展研發(fā)工作和進行量產(chǎn)投資，引領(lǐng)快速增長的e-Mobility（代表使用電動動力傳動系統(tǒng)技術(shù)、車載信息和通信技術(shù)以及連接基礎(chǔ)設(shè)施來使車輛和車隊實現(xiàn)電動推進的概念）材料市場。”

　　LG 化學(xué)通過其電池子公司LG 新能源（LGES），為多家電動汽車制造商提供電池。LGES 電池用于上海制造的特斯拉Model 3、部分福特Mustang Mach-E和E-Transit車型、大眾ID.4 等。據(jù)悉，LG 化學(xué)計劃在今年內(nèi)完成SRL 在移動設(shè)備電池中的安全驗證測試，并在明年對其在電動汽車電池中的應(yīng)用進行全面測試。

　　雖然以前的方法涉及將溫度響應(yīng)材料放置在電池內(nèi)部，但它們經(jīng)常面臨反應(yīng)時間慢或能量密度降低的問題。LG 化學(xué)在其專業(yè)知識和專利材料設(shè)計的支持下，成功開發(fā)了解決此類問題的SRL。LG 化學(xué)已完成量產(chǎn)體系的構(gòu)建工作，目前正在韓國、美國、歐洲等地走專利申請程序，計劃根據(jù)客戶公司的時間表正式投產(chǎn)，應(yīng)用于汽車以及其他工業(yè)領(lǐng)域。LG 化學(xué)首席技術(shù)官李鍾求表示：“這是一個可以在短時間內(nèi)應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的實質(zhì)性研究成果，我們將加強安全技術(shù)，確保客戶能夠放心使用電動汽車，并為增強我們在電池市場的競爭力做出貢獻。”

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