碰撞起火原因:車輛受到猛烈碰撞后,電池受到擠壓,這樣電池隔膜容易發(fā)生破裂,導(dǎo)致正負極發(fā)生短路,而使內(nèi)部溫度過高,發(fā)生起火事故。
三元電池更危險:2015年2月16日,《國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項實施方案 (征求意見稿)》明確要求了2015年底轎車動力電池能量密度要達到200Wh/kg,導(dǎo)致廠家未來傾向于使用三元鋰電池,磷酸鐵鋰的電池容量已經(jīng)達到瓶頸。但三元材料電池的最大缺陷是安全性較差,電池無法通過穿刺和過充等安全性測試,在汽車發(fā)生碰撞后會帶來安全隱患。
由以上可見,提高電池的碰撞防護至關(guān)重要。那么,提高電池防護該從哪些方面入手呢?筆者近期接觸的材料科學(xué)家“陳曦”創(chuàng)辦的“曦源科技”希望從材料方面對電池提高防護,他將材料命名為NEAS 材料(逆勢材料),并分為大版NEAS、橡膠NEAS和小版NEAS三種。
所謂的NEAS材料,是一種由專有的納米多孔材料和功能液體組成的混合物,其巨大表面積為能量轉(zhuǎn)換過程提供了理想平臺。其密度為 0.8-1.2g/cm3,吸能密度則為 10-200J/g,在成本方面,目前每公斤 NEAS 材料成本低于 50 元人民幣。這種材料的制備需要三個步驟:制備納米多孔材料;配制NEAS材料;封裝制備NEAS 模塊。
納米多孔材料為吸收巨大能量提供了前提與可能,陳曦表示,這是采用特殊的改性技術(shù)將納米材料改性,使其孔尺寸達到小于 1 納米到數(shù)十納米的分布,比表面積為 100-2000 m2/g,直觀描述的話,即幾克納米多孔材料就足以覆蓋整個鳥巢體育場。
多孔材料制備后,接下來就是 NEAS 模塊的制備,模塊由多孔固體和流體耦合而成。在外力作用下(機械能),當流體進入憎水納米微孔時,需要克服毛細力和摩擦力,這就產(chǎn)生了界面盈余能和熱能。這樣,外界的機械能就變成了界面能和熱能,從而起到減震、吸能的作用。
具體表現(xiàn)是沖擊力峰值降低、沖擊力峰值出現(xiàn)延遲,整體受力形變時間變長(降低了加速度)。而在汽車防撞方面,加速度的降低是一個重要考核指標。
陳曦介紹道,為了盡可能對新能源車鋰電池起到緩沖吸能的作用,可以將NEAS材料應(yīng)用在以下部位:電池包的外部;電池包內(nèi)部的電池與殼體之間;電池包內(nèi)部,電池與電池之間。
陳曦表示,NEAS 材料在抵抗撞擊、保護電池組之外,還可以充當金屬防護材料的替代品,因為對于新能源汽車來說,輕量化是個很大的挑戰(zhàn),NEAS0.8-1.2g/cm3的密度有助于降低電動汽車總重量。同時,陳曦還表示,NEAS 在吸能之外還有低熱導(dǎo)的特性,有利于于電池組的冷卻。
在測試方面,陳曦表示使用NEAS材料后,電池的最大塑性應(yīng)變降為13%,另外電池受到的峰值力也有所降低,并且最高情況下受力和加速度可下降95%。(36氪(北京))
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