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TIAX與桑迪亞國家實驗室,介紹鋰電池單元安全對策
美國TIAX公司及桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratory,SNL)
在「AABC 2013」(2013年2月4~8日,美國帕薩迪納)上分別發表演講,
介紹了提高鋰離子充電電池單元安全性的對策。
TIAX以「New Approaches to Safty for Automotive Lithium-ion Batteries」為題,
介紹了在發生熱失控後及時報警的管理系統,
SNL以「Approaches to Evaluating and Improving Lithium-Ion Battery Safety」為題,
介紹了提高電池單元物理安全性的方法。
在本屆AABC上,因波音公司787型飛機發生電池事故,
提高車載電池安全性的措施也備受關注。
在此背景下,TIAX介紹了一種感測器系統,
該系統可及時發現因內部短路等原因造成熱失控的電池單元(TIAX的英文發佈資料)。
TIAX並未公開該系統的詳情,不過該公司表示,
雖然現有的電池管理系統無法實現,但可利用監控電壓及溫度等的傳統感測器,
通過新的信號處理演算法預先檢測出電池單元是否發生內部短路。
而且,無需更改現有電池模組的設計。
該公司認為,就算將出現故障的機率降至千分之一,
並提高了電池單元的製造品質,
這種預先報警系統對消除這千分之一的擔憂仍十分有效。
而SNL介紹的是以物理方式提高電池單元安全性的方法。
正極採用NMC(三元類)、負極採用石墨的電池單元
被視為今後大型電池用單元的主流,
負極的表面處理、調整作為電解液的溶劑和鹽的成分
均可有效提高這種單元的安全性。
比如,使電解液中氫氟醚(HFE)的含量為50%時,穿刺試驗結果表明,
可獲得抑制起火燃燒的效果。
此外,在過充電耐受性方面,
正極採用磷酸鐵鋰(LFP)的電池單元與正極採用Mn類材料的單元相比,
存在溫度急劇升高的傾向。
因此,SNL 公開了在過充電時利用電解液產生氧化還原反應,
來抑制電池單元溫度上升的研究成果。
具體而言,可在SOC(充電狀態)為260%的過充電狀態下
將電池單元的溫度降至90℃以下。
(記者:狩集 浩志,《日經電子》)
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