业内专家为电池安全支招？能量密度与安全二者不可得兼

目前，锂离子电池今天为止已经发展了有四代产品，从手机用的钴酸锂到锰酸锂、到磷酸铁锂，还有现在的三元等等这些材料，还有很多的人在追求更高的目标，向300Wh以上进军，甚至到了500Wh。所以从材料体系来讲，现在的研究是五花八门，新概念层出不穷，但是为什么会有这样一个目标呢？

马紫峰认为，“其实很重要的一点就是续航里程的焦虑，每个人都希望续航里程更高、能量密度可以不断的提升。但是大家都知道，经过了这么多年的研发，发展了那么多新的正极材料，真正目前能够得到工业化应用的寥寥无几，也就是刚才提到的钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等等。”

而这里面很重要的一点是电池的安全性，而安全首先是取决于它本身材料的安全性。马教授团队通过热分析以及相关系统进行分析研究，结果表明，在这些材料当中磷酸铁锂的热稳定性从材料来讲，其安全性是最好的。对此，马紫峰表示：“我们可以发现，电池的能量密度越高，实际上产生的过热或者热失控的形式就越大。所以要增加电池的安全性，对于这些高能量的电池就可能需要在系统设计当中加入了特定的保护装置，比如说冷却系统，还有防爆系统等等，以减少电池的安全性。”

因此，电池的安全性和长循环寿命是整个电池设计当中非常重要的一个问题。那么，该怎么样做好一个电池和电池系统呢？马紫峰认为，“实际上来讲，可以借鉴我们化工的管理模式。大家都知道，化工是一个非常有用的行业，但是化工今天在全国各地都得到了很多不待见，很多地方都不欢迎化工，是因为觉得化工在这方面有安全问题、甚至是毒性的问题。但事实上来讲大家看到，我们石油化工行业有大量的反应器，高压的、高温的，他们是怎么样保证安全呢？实际上很好的一个方法，就是系统控制的方面。在系统控制论产生的过程中，化工系统工程实际上起到了非常重要的作用。”

这就需要我们评估，能不能引入化工系统工程的原理来控制电池以及电池的系统。其关键在于，我们需要分析动力电池生产的安全因素和不安全因素。马教授指出，“在电池里面，影响的因素非常多，所以一个系统的管理，除了它的充电、放电的控制以外，还跟它的热管理以及安全管理有关系。在这些当中，实际上对状态的估计非常重要，状态的估计包括了核电状态，就是一个电池我们经常可以看到的，还有多少电。此外，还包括了它的健康状态，以及功率的状态。”

在我们电池电量低时，会提示我们该充电了。那么，到底怎么监测这个电池的状态呢？实际这个状态是要依据化工的一些系统工程方法来实现的。电池的放电曲线，就像我们化学反应工程当中反应器里面浓度的变化、压力的变化、温度的变化，而这些变化过程当中，是需要用一定的数学模型，去把它精确的描述出来。