锂离子电池为什么会发生火灾？如何提高锂离子电池的安全性？

2019年1月11-13日，中国电动汽车百人会论坛（2019）在北京钓鱼台国宾馆召开，中国科学技术大学教授、欧盟科学院院士孙金华发表了主题演讲，演讲内容如下：

我们的思路是什么呢？首先对锂离子电池要搞清楚它的火灾孕育机制是什么？锂离子电池发生火灾，它的热量从什么地方来？它里面有很多反应，主控的反应机制是什么？这是我们首先要清楚的。第二，这个电池一旦发生火灾以后，危害性多大、火灾行为什么样、规律什么样？


第二部分，锂离子电池系统反应的热动力学。有的地方可能跟艾老师有点相象，我们主要做的，在锂离子电池当时，不同的荷电状态我们解剖开来，电池与电解液的反应怎么样、发生的热量怎么样，包括正极和电解液的反应、负极和电解液的反应，荷电状态与产热的关系。这是负极，刚刚艾老师讲也有SCI膜，根据不同的材料、不同的成形分解温度是不一样的，而且反应开始也是从SCI膜开始的。

 

第三部分，了解清楚了电池热失控机制以后，我们看电池发生火灾以后的危险性怎么样，电池和电池包之间火焰是怎么传播的。

我们用了ISO9705标准的大型锂离子电池火灾危险性侧室平台，我们可以测50，200安时大型锂离子电池在不同荷电状态下的火灾危险性，比如我们做了以前钴酸锂的、锰酸锂的，现在磷酸铁锂的，包括三元材料的等等。

 

第四部分，我们搞清楚了电池的火灾特性以后怎么样提高电池的安全性。有本质安全、有过程安全，还有最后的消防安全。

本质安全，还是通过前面机理的研究，我们发现里面的电解液与负极的反应跟正极的反应放出热量是最多的，是一个热失控主控的反应，我们首先提出了微型灭火器，就是在电解液当中引入了微型灭火器的概念，形成了阻燃电解液，基本上是烧不着的，而且它的电循环性能跟传统的电解液不比那个差，做的电池用针刺的时候都不会着火。


最后发展一个预警的方法，比如说我们对南方电网的储能电站，钛酸锂电池的，通过我们对它所用电池的热失控参数的实验，提取了判别参数，我们给出了三级报警和控温的策略。同时我们还对电池着了火以后怎么去灭火进行了系统的研究，这里面我们研究了不同的灭火介质，包括水、丙烷、二氧化碳、氮气等等，这些都去进行过尝试，尝试下来，对于我们锂离子电池灭火来讲，不仅仅要灭掉它的明火，而且要对锂离子电池降温。

 

我们也取得了一些理论和技术的成果，而且也在很多的产业或者是工业，比如说像南方电网、国网的一些储能电站，包括华为手机电池的预测预警，包括我们的安全电解液在国轩也都成功的应用。

最后我想做一个介绍，今年7月份在合肥我们要召开第一届锂离子电池火灾安全的国际研讨会，我们跟美国NFPA的一个期刊合办，好的文章会在那个上面出版，这也是SCI一个核心库的刊物。

我的汇报就到这里。谢谢各位专家。