韩国开发热稳定性分析技术 检测电动汽车电池起火风险

据外媒报道，韩国研究人员开发了一种新的分析方法来评估电动汽车电池的热稳定性，以调查电池起火的原因。

（图片来源：techxplore）韩国科学技术研究院的研究团队建立了一个实时分析平台，使用透射电子显微镜来评估电池正极材料的热稳定性。通过该平台，基于高镍正极材料的化学成分变化，确定了电动汽车电池的热降解机理。该团队由KIST储能研究中心的Wonyoung Chang博士和KIST All North Branch碳复合材料研究中心的Seung Min Kim博士领导。电动汽车电池中的正极材料是决定电池容量和续航里程的关键因素之一。它是由镍、钴、铝或镍、锰、钴等各种金属按特定比例混合而成。因此，研究人员致力于寻找最佳混合比，以提高电动汽车的续航里程。正极材料中的镍含量与电池容量直接相关。此外，由于镍相对比钴便宜，添加更多的镍可以降低电池的单位成本。然而，镍的致命弱点是它很容易对外部环境做出反应，从而降低电池的稳定性。目前正在开发的第三代电动汽车正极材料中，镍含量已提高到80%或更高，因此有必要考虑如何提高电池稳定性以确保安全。电池起火的主要原因是充氧阴极材料与易燃电解质之间的剧烈放热反应。在这种情况下，KIST团队专注于研究与电解质接触的正极表面，并使用电子能量损失光谱和电子衍射等各种透射电子显微镜方法，密切观察和分析正极的晶体结构，以及温度升高引起的化学成分变化。因此，可以根据NCA（镍、钴、铝）正极材料的化学成分和组成元素的作用来确定电池热稳定性下降的原因，从而确保电池安全。KIST的研究团队探讨了相对于NCA阴极材料中的铝含量增加镍含量是否会增加电池容量。然而，他们发现，当达到充电极限（总锂离子的67%发生反应）时，这会显著降低热稳定性。分析表明，在充电过程中，铝不参与氧化还原反应会导致新相（O1相）的形成，并降低热稳定性。新的不稳定相表面的发现是降低热稳定性的根本原因。KIST的Wonyoung Chang博士表示，“在许多情况下，电动汽车起火的原因在于电池。通过这项研究，可以看出，在开发高性能正极材料时，设计能够确保热稳定性的化学成分具有重要意义。”。KIST全北分公司的Seung Min Kim表示：“正极材料是放热反应开始的地方。确保其热稳定性是推广电动汽车的关键。本研究开发的先进分析技术将有助于探索微量元素的作用，促进高性能正极材料的发展，提高电池安全性。”

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