三個(gè)層面進(jìn)行熱管理

要提高電池的安全性，需從三個(gè)層面入手。一是材料層面，二是單體層面，第三個(gè)層面是系統(tǒng)層面。艾新平介紹。

在材料層面，要重點(diǎn)提高材料和界面的熱穩(wěn)定性，降低其產(chǎn)熱量；在單體層面，除優(yōu)化電池?zé)嵩O(shè)計(jì)外，更重要的是發(fā)展熱保護(hù)技術(shù)，如PTC電極、熱關(guān)閉隔膜等；在系統(tǒng)層面，則需重點(diǎn)開展隔熱設(shè)計(jì)，防止熱擴(kuò)展。

研究表明，在對(duì)電池系統(tǒng)的熱分析中，磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性從材料上來(lái)講是最好的。電池的安全性首先取決于自身材料的安全性。上海交通大學(xué)特聘教授馬紫峰指出，要新增電池的安全性，高能量的電池就可能要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中加入特定的保護(hù)裝置，比如說(shuō)冷卻系統(tǒng)、防爆系統(tǒng)等。

在單體層面，除了常規(guī)的熱安全設(shè)計(jì)外，更重要的是要建立單體自激發(fā)熱保護(hù)。讓單體能根據(jù)自身感受的溫度，調(diào)整自己的電流輸出或功率輸出。電池假如可以關(guān)閉反應(yīng)，其產(chǎn)熱也就終止了。艾新平指出，PTC熱敏電阻材料的一個(gè)重要特點(diǎn)就是溫度升高到一定程度時(shí)，該材料就會(huì)從一個(gè)良好的導(dǎo)電態(tài)變成絕緣態(tài)，這將是單體熱保護(hù)技術(shù)中的重要路徑之一。

除材料和單體的影響，系統(tǒng)也是電池安全性熱管理中不可缺失的一環(huán)。在系統(tǒng)中，對(duì)電池狀態(tài)的估計(jì)非常重要，要用數(shù)學(xué)模型將其精確描述出來(lái)，并與電池的模型中的材料化學(xué)體系對(duì)應(yīng)起來(lái)。馬紫峰表示。

提高材料或界面的熱穩(wěn)定性，開發(fā)單體自激發(fā)熱保護(hù)技術(shù)，以及系統(tǒng)熱擴(kuò)展防范技術(shù)，可有效改善電池系統(tǒng)的安全性，未來(lái)需加強(qiáng)研究。艾新平表示，電池的安全性問題將伴隨電池比能量提高而變得愈加嚴(yán)峻，但不應(yīng)由此否定動(dòng)力鋰電池技術(shù)路線和發(fā)展趨勢(shì)，正確面對(duì)并積極探索一些新的安全性技術(shù)，以促進(jìn)電池技術(shù)進(jìn)步。