为什么难以预测锂离子电池热失控？
来源：宝鄂实业
2021-09-09 12:17
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原因主要一是这个衰变到内短路过程十分缓慢且外界电压信号不明显，二是出事的电池都直接在几分钟内直接进入破坏式的热失控，电池全毁，证据无法回溯，也使得此领域研究进展缓慢。
真正精确模拟自发式内短路的过程，目前仍是一个难题。另外，电池类似一个黑箱，尽管我们能用一些电化学谱学和原位CT的技术手段从外部监控个别电池的电化学反应与内部微观结构变化，但我们无法预测数千万支电池中哪支会在数个月或数年后“猝死”并对其全生命周期的演变进行细致研究。每一支电池刚出厂时都几乎绝无自发性热失控风险，但哪支在半年后或三年后的某个夏夜或冬晨“猝死”并造成大规模燃烧事故？现在很难预测。
电池原料参数与制造工艺类似我们的基因，电池充放电制度如同我们的饮食习惯，电池使用环境温度变化如同生长环境。随着成长，总有一些人的身体中会产生长期炎症或者更严重的血管病变，进而在短期有可能发展成癌症或造成卒中，这就类似电池内短路及随后的热失控。
如果我们能有能力对地球上每个人24h的健康状态进行实时监控，那我们就能够尽早发现异常并进行处置，减少癌症与卒中风险，但这显然不符实际。同样，我们也难以承担对每一块电池进行最全面的实时监控，现在大致能对数十块电池组成的一个模组装配监控电压和整体温度的装置，而这离研究与预防电池单体自发性热失控的要求显然差距甚远。
能够确定的一点是，提高电池的一致性能提高电池组的安全性和可靠性。然而，完美的一致不可能做到，单说电池正/负极活性物质的颗粒，其每一个的形状、表面状态、缺陷等特征，只要放到分辨率足够高的设备下都能看出差别。除了原料，电池制备还涉及数十步复杂的工序，想让电池保持一致非常困难。尽管现在动力电池产业投资动辄数亿就是为了获得更高的加工精度，但锂离子电池众多的原料和复杂的制备工序使得一致性的提升成为一项永无止境的任务。
电动汽车当然还会继续发展，我国也将继续推广大规模储电技术在能源体系中的应用。根据我国能源结构现状，电动汽车在我国中长期能源战略与未来可持续发展具有重要重要地位。相信随着电池技术体系的持续高速发展，未来5-10年，其可靠性与安全性必将显著提升。
但是，完全杜绝锂离子电池的燃烧事故，几乎是不可能的。
当然，在尊重客观现实的情况下，还有很多提升安全性的工作可以展开。首先是创新的预警技术，比如斯坦福大学近期报道对氢气信号的灵敏捕捉能把预警锂离子电池热失控的时间前推5分钟，这足够电动汽车上的人员逃生的了。另外，电池的自毒化技术也比较有效，其机制是当电池发生热失控的前期，能够释放出一些特殊化学物质使得电池内部钝化“瘫痪”，打断了热失控的链条。
