EV电池的热稳定性分析技术可检测起火或爆炸的危险

最近，发生了许多电动汽车(EV)电池起火事件。不同于智能手机等小型移动设备中使用的电池，电动汽车的电池组由数百个电池单元组成，任何不稳定性都会造成重大人员伤亡和财产损失。在查明电池起火原因的过程中，韩国研究人员开发了一种新的分析方法来评估EV电池的热稳定性。

韩国科学技术研究院(KIST)的研究团队由KIST储能研究中心的Wonyoung Chang博士和全北分公司碳复合材料研究中心的Seung Min Kim博士领导。分析平台，用于使用透射电子显微镜评估电池正极材料的热稳定性，通过该平台，他们根据电动汽车用高镍正极材料化学成分的变化确定了热降解机理。

EV电池的正极材料是决定电池容量并因此决定行驶里程的关键因素之一。通过按照指定的混合比例混合各种金属(例如镍，钴和铝)或镍，锰和钴来制造阴极，公司和学术界的研究人员正在努力寻找合适的成分比以增加其驱动范围。电动汽车。

正极材料包含镍，并且镍含量和容量之间存在正相关。此外，由于镍相对比钴便宜，因此添加更多的镍会降低EV电池的单位成本。但是，镍的致命弱点是，由于镍容易对外部环境做出反应，因此会降低电池的稳定性。在当前正在开发的用于第三代EV的正极材料的情况下，镍含量已经增加到80%以上，并且因此必须改善稳定性的下降以确保安全性。

电池起火主要是由带电氧化物基阴极材料和易燃液体电解质之间剧烈的放热反应引起的。因此，KIST的研究团队专注于与电解质接触的阴极表面，并应用了各种透射电子显微镜方法(电子能量损失光谱法，电子衍射法)等)，以密切观察和分析阴极的晶体结构以及温度升高导致的成分化学变化。结果，可以基于NCA(镍，钴，铝)正极材料的化学组成和确保电池安全性的组成元素的作用来确定电池的热稳定性降低的原因。

KIST研究小组研究了镍含量与NCA阴极材料中铝含量相比是否能提高电池容量，但发现在充电上限时(总锂离子的67%反应)，它会显着降低热稳定性。分析表明，缺少铝参与氧化还原反应导致形成新相(O1相)，该相会降低充电过程中的热稳定性。发现新的不稳定相的表面是降低热稳定性的最终原因。

KIST的Wonyoung Chang博士说：“全球范围内发生了一系列EV火灾，在许多情况下，火灾的起因是电池。这项研究证实了化学成分设计的重要性，该设计可确保开发中的热稳定性高性能阴极材料。”

KIST全北分社的Seung Min Kim博士说：“确保发生放热反应的阴极材料的热稳定性是电动汽车普及的关键。这项研究中开发的先进分析技术将有助于确定痕量元素和反过来又导致了可以保证安全的高性能阴极材料的开发。”