韓國開發(fā)熱穩(wěn)定性分析技術 測電池起火風險

　　據(jù)外媒報道，為了探究電池起火原因，韓國研究人員開發(fā)了一種新分析方法，以評估電動汽車電池的熱穩(wěn)定性。

　　韓國科學技術研究所（KIST）的研究團隊構建實時分析平臺，利用透射電子顯微鏡，評估電池正極材料的熱穩(wěn)定性。通過該平臺，并根據(jù)高鎳正極材料中的化學成分變化，確定電動汽車電池的熱降解機理。該團隊由KIST儲能研究中心的Wonyoung Chang博士及KIST全北分院碳復合材料研究中心的Seung Min Kim博士領導。

　　電動汽車電池中的正極材料是決定電池容量和續(xù)航里程的關鍵因素之一，由鎳、鈷、鋁或鎳、錳、鈷等多種金屬按特定比例混合制造而成。因此，研究人員致力于尋找其最佳混合比例，以提升電動汽車的續(xù)航里程。正極材料中的鎳含量與電池容量有直接關系。此外，因為鎳比鈷相對便宜，所以添加更多的鎳，可以降低電池的單位成本。然而，鎳的致命弱點是很容易對外部環(huán)境做出反應，進而降低電池穩(wěn)定性。在當前正在開發(fā)的用于第三代EV的正極材料中，鎳含量已經(jīng)提高到80%或更高，因此必須考慮如何提高電池穩(wěn)定性，以確保安全。

　　電池起火的主要原因在于，帶電氧基正極材料和易燃電解液之間的劇烈放熱反應。在這種情況下，KIST團隊專注于研究與電解質接觸的正極表面，并利用各種透射電子顯微鏡方法，如電子能量損失譜和電子衍射，密切觀察和分析正極的晶體結構，以及由溫度升高引起的化學成分變化。因此，可以根據(jù)NCA(鎳、鈷、鋁)正極材料中的化學成分，以及構成元素所起的作用，來確定電池熱穩(wěn)定性降低的原因，從而確保電池安全。

　　KIST的研究團隊探討，相對于NCA正極材料中的鋁含量，增加鎳含量是否會提高電池容量，然而，他們發(fā)現(xiàn)，在達到充電上限（總鋰離子的67%發(fā)生反應)時，這會使熱穩(wěn)定性顯著降低。分析表明，缺少鋁參與氧化還原反應，會導致充電過程中形成新相(O1相)，并降低熱穩(wěn)定性。新的不穩(wěn)定相表面被發(fā)現(xiàn)是降低熱穩(wěn)定性的根本原因。KIST的Wonyoung Chang 博士表示：“在很多情況下，電動汽車起火的原因在于電池。通過本項研究可以看出，在開發(fā)高性能正極材料時，能夠確保熱穩(wěn)定性的化學成分設計具有重要意義?！?/P>

　　KIST全北分院的Seung Min Kim博士表示：“正極材料是放熱反應開始的地方，確保其熱穩(wěn)定性，是推廣電動汽車的關鍵。這項研究中開發(fā)的先進分析技術，將有助于探討微量元素起到的作用，促進開發(fā)高性能正極材料，并提高電池安全性。”