中国汽车三十人智库 2026-11-07 23:35:26
针刺过不代表就一定安全。
2026年10月28日,在第三十三届中国汽车工程学会年会上,中国科学院院士、清华大学欧阳明高教授做了题为“动力电池系统技术展望:固液与全固态、超充与V2G”的演讲。
以下为与固态电池相关的部分内容:
三元电池的问题是安全性,三元电池的安全很复杂。一个很重要的原因就是三元正极失氧,有氧气,氧气就会和电解液里面的一个元素EC发生反应,为了解决这个问题,我们的团队开发了EC-Free的电解液,就是电解液不用EC,对正极是好的,但是负极没有EC膜是不好的。我们做了一系列工作,对负极进行补偿,最后安全性提升。我们将这一电解液从毫安级到50Ah级放大,最后也将它产业化了。
现在所有号称固态电池产业化的,都是固液混合,没有真正的全固态电池的产业化。所谓的“半固态电池”这个名称也不对,没有“半固态电池”,只有固液混合电池和固态电池,固态电池就是全固态。
现在的固液混合是正极加点氧化物,电解液涂覆一下氧化聚合物,核心是原位聚合,就是将电解液聚合成果冻状的,有的是凝胶态,有的将它叫“原位固化”,都是一个意思。就是在液态电解液中间加一点聚合单体,将它聚合成一个聚合物。其中发挥核心作用的是原位聚合,因为不可能有电解液,电解液还不少。你必须让电解液失去流动性。它们对于安全性的作用,我们做了详细的评估。
比如说正极针刺不起火,其实不用氧化物,用三元搀一点磷酸铁锂,也可以针刺不起火。那么,氧化物对哪个有作用,哪个没作用呢?其实氧化物对提升T2的能力是非常有限的。T1有一点点作用,但是T2基本上没变,这是原始没有的,184度,这个181度还低了一点,167度还低了。T3温度差不多,874、866、900差不多,所以真正起最大的作用还是原位聚合,核心是要改善安全性,不仅仅是原位聚合还要安全电解液,在安全电解液的基础上搞原位聚合是有用的。
我们在安全的基础上搞原位聚合做大电池,热失控的温度,T2温度提升接近50度,350瓦时,T2温度也可以到248度,热相测试170度可以过。为什么?首先电解液有用,原位聚合时聚合物有一个网络,这些电解液将它包起来了,将正负极之间的界面反应大幅度下降,这是它的作用。我们做过固液混合的电池,350瓦时的热失控还是很厉害的。你要不仔细做,简单的固液混合安全性提升不多,当然它可能针刺过了,针刺过不代表就安全。针刺也可以用各种办法过。
再说说全固态,重点说一说硫化物电池。硫化物里面也有聚合物,但是以硫化物为主体。这是全固态电池的安全性,好处是T1温度提高了,T2温度也提高了,但是坏处是T3温度也提高了。前面两个好了,但是一旦热失控,T3温度很高。为什么?首先我们的电解质过量,现在的隔膜做得很厚。另外是负极,CVD的硅碳负极也参与反应,所以T3温度很高。怎样改进?首先把隔膜做薄,但是会短路。既不短路,隔膜还薄,这个隔膜很重要。隔膜中间很重要的是连接剂,连接剂好了就可以做薄。
另外一个是负极,CVD负极的问题是它纳米级的硅活性很高,还残留着硅烷气活性也非常高,工艺可以改进这一问题,发明的新工艺就是一步法工艺,然后再做包覆,多孔碳包覆然后液相造粒+高温沉积。现在我们已经为一些头部企业供货了。这中间的技术是什么?多孔碳,目前的多孔碳是树脂、椰壳,我们是五粮液的酒糟做的生物发酵的多孔碳。这一多孔碳的好处是电导率高,颗粒强度强,这是我们的新技术。正极也可以用。从正极的角度,复合正极也需要做改进。新的复合正极在电解质和氧吸收剂都做了工作,这是350Wh/kg电池,5Ah容量通过200度热箱,5mm直径的针刺都可以过。
当然了,三元要完全防止热失控还是有难度的,还必须是在系统方面做工作。为了更加提高本身安全性,怎么办?就要改正极,不用三元。
三元的放热曲线是这样的,200多度是有一个峰值,这是触发热失控,如果用流化锂正极,温度很小,就把能量释放掉,不是怕能量大,是怕能量瞬间释放太大,速率太大。所以有了这个,就可以提升安全性。当然了,大家知道硫的正极的电导率很差,我们用多孔碳将硫化锂做硅碳富集一样的,将硫化锂吸附在多孔碳上,提高导电性。所以,这一电池可以做到热相通过300度。现在我们还在初期,我们正在完善这一技术。
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发布时间:2026-10-30 22:17:19
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