行业深度观察丨电池内短路问题亟待合力求解

　　电池内短路问题亟待合力求解

　　第4届中国（湖南・宁乡）锂电新能源产业国际高峰论坛湖南召开

　　中国电力报 中电新闻网 见习记者 白明琴

　　11月23日，2016年第4届中国（湖南・宁乡）锂电新能源产业国际高峰论坛在湖南宁乡举办，来自全球矿产资源、正负极材料、隔膜、电解液、设备、检测、电芯制造及PACK、BMS、新能源汽车、充电桩、储能等单位的500余名专家、学者、企业代表参加了此次论坛。论坛同期举行了第六届（2016年）中国电池行业年度人物、年度创新奖颁奖活动，分享了2016年锂电池产业链年度竞争力品牌榜单、权威数据与行业报告。

　　如何提升电池的安全性，是此次论坛嘉宾、企业代表关注的焦点问题。近期，电池安全事故时有发生。“以电动汽车为例，随着电动汽车市场迅速扩张，未来3~5年内，电动汽车安全、可靠性问题将会频繁出现。”北京大学教授、锂电“达沃斯”论坛学术委员会主席其鲁认为，电动汽车的安全问题很大程度上与动力电池的能量密度有关，亟需一个比较明确的解决方案。

　　如何解决？清华大学教授何向明提供了一个路径。他表示，若想提高电池的安全性应重视电池的内短路问题。

　　安全性测试方法与实际安全解决方法不符，安全标准未真正发挥作用

　　据了解，电池的安全性主要包含两个方面：一是滥用安全性，这种安全性是可以预测的，只要不存在过充、针刺、热冲击、挤压等滥用情况，电池就是安全的；二是自然发热失控，即在正常使用、没有施加任何滥用因素的情况下，电池自然发热而导致安全事故发生。“解决自然发热导致的安全事故是最棘手的。”何向明说。

　　电池为什么会自然发热？“这和材料的导电性有关系。”其鲁以磷酸氧铁锂电池为例介绍，为了增加导电性，其在导电材料中加入了多种物质，在0.3C时，电池的发热量没有区别，但到10C时，电池发热量的变化就非常明显。若不能迅速把这些热量转移，电池温度积累到一定程度，内部就会发生膨胀，达到膨胀极限时，电池爆裂，内部电解液在超过60~70摄氏度温度时暴露在空气中，就会发生自燃。

　　为何通过了安全认证的“好电池”也会发生安全事故？“我们研究发现，严格的安全性测试方法，与当前电池安全性的解决思路之间缺乏紧密联系，安全标准没有真正发挥作用，造成了通过安全认证的‘好电池’依然发生安全事故。”何向明表示，已有研究发现，目前电池着火的主要原因是内短路。

　　产生内短路的原因非常复杂，化学、物理、机械、制造、使用不当等都会造成内短路。“关于内短路的研究有难点，也有进展。希望更多的企业、专家关注并深入这一领域进行研究。”他表示。

　　金属异物混入正极是诱发内短路的主因，需全方位、全过程控制诱导因素

　　“内短路最主要是由正极材料中混入金属异物引起的。”何向明认为，正极材料的一些金属异物被氧化并传播到负极，穿透隔膜就会导致内短路发生。电池厂的干燥剂、粉尘、厂房门把手等都含有金属，在生产制造过程中，使用卷绕机、螺栓、搅拌机等生产设备也会产生金属异物，同时电池材料中也容易掺杂金属异物。

　　一般来说，正极材料厂商对材料中的粉尘、金属含量控制得非常严格。“但在大家普遍不太重视的PVDF、辅助材料中也会存在金属异物。”何向明说，在导电系统里，很多厂家材料的金属含量非常高。电池生产时要除铁，但锌、铜是无法清除的，铁也不能100%被清除掉。

　　何向明告诉记者，很多电池经过一两百次充电之后，着火概率会提高。“在充放电过程中，电池极片会收缩膨胀，如果产品设计时没有考虑到这个问题，电池在循环使用一段时间之后，其极片收缩膨胀就会产生皱褶，从而导致发生内短路。”他解释说。

　　值得注意的是，在低温充电或快速充电时，任何电池都有锂析出现象，这也会导致安全事故。“研究表明，在中原地区，冬天低温天气充电时，锂析出的可能性比较大，需要特别注意。目前，一般快充超过1C时，负极表面锂析出的概率就很大。”何向明表示，产生内短路的原因非常多，需要制造厂家从原材料、制造过程等全方位、全过程严格控制发生内短路的因素，才能进一步提高电池安全性。

赵雅君