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    LG化學研發高功能阻燃工程塑料材料,可延緩動力電池熱失控
    2022-04-26 11:04

    據外媒近日報道,韓國最大的綜合化學公司LG化學(LG Chem)研發出一種高功能阻燃工程塑料材料,可以延緩電動汽車電池的熱失控,讓駕駛員在電池起火時獲得更多撤離和滅火的時間。該研究自2009年開始,將于2023年建立量產體系,實現商業化應用。

    據介紹,新型工程塑料材料由聚苯醚(PPO)、聚酰胺或通常稱為尼龍的高溫熱塑性塑料、聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)制成,其中PBT通常用作絕緣體的熱塑性工程聚合物。這種阻燃工程塑料材料可以在超過1000度的高溫下阻隔由熱失控引起的火焰傳播,阻燃時間超過400秒,約為一般阻燃塑料的45倍。

    LG化學表示,應用于電池組的新型塑料材料可以延緩電池起火的燃燒時間,從而防止火焰蔓延。同樣,該新型材料還可以應用于電池組以外的其他行業。

    “為了解決客戶痛點,我們已進行了10多年的穩步研究。以世界先進復合技術為基礎,我們將持續研發并大規模投入生產,以開拓市場,從而引領快速增長的電動汽車材料市場?!盠G化學工程材料部門負責人Steven Kim在4月25日的一份聲明中說道。

    電池系統熱失控的故障序列

    圖片來源:歐陽明高《鋰離子電池熱失控原因及應對策略》

    熱失控一直是電池安全研究的關鍵點。當電池到達一定溫度的時候,電池電芯產生快速升溫的連鎖反應,最高可達到每秒鐘升溫近1000度,且一旦開始就很難控制,極端情況下可能導致爆炸和火災。

    電池內部的電化學反應帶來的發熱是不可避免的。正常情況下,電池運行產生的熱量會隨著時間推移而自然消散,電池溫度處于可控范圍。而在物理損壞、外部受熱、過度充電和快速充電引起內部短路等下非正常情況下,電池運行產生的熱量超過自然散熱的上限,電池溫度升高后便容易發生熱失控。

    對于目前電動汽車普遍采用的鋰離子電池來說,溫度升高、過流負載、內部壓力過大都可能導致熱失控。其中,磷酸鐵鋰電池能量密度較低,但安全穩定性更高。與之相反的是三元鋰電池,能量密度較高,但安全性相對較差。此外,采用鋰、鈉制成的玻璃化合物作為傳導物質的固態電池在能量密度和熱穩定性能上均優于液態鋰電池。

    LG化學成立于1947年,隸屬于韓國三大集團之一的LG集團,業務涵蓋石油化學、電池、尖端材料、生命科學四大領域。作為韓國最大的綜合性石化企業,LG化學在全球化工領域處于領先地位,擁有亞洲、美洲、歐洲等地40余家生產基地及分支機構。

    2020年12月,LG化學的電池業務部門被拆分為全資子公司——LG新能源(LGES),開始獨立運營。據韓國市場研究機構SNE Research統計,LG新能源2021年全球動力電池裝機量為60.2GWh,市場占有率為20.3%,僅次于中國電池巨頭寧德時代,位列全球第二。

    作為全球第二大動力電池制造商,LG新能源動力電池因起火風險被召回的事件已經持續了兩年,共涉及數十萬輛來自各大車企的電動汽車,包括Stellantis、大眾汽車、通用汽車、現代汽車和梅賽德斯-奔馳等。

    4月6日,美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)表示,他們正在對LG新能源(LG Energy Solution)生產的有缺陷的電池展開審查,以確保所有搭載問題電池的汽車已被召回,共涉及138324輛搭載LG電池的汽車。

    4月18日,位于美國亞利桑那州的鹽河變電站內儲能設施發生火災,大火持續了5天。該電網儲能項目裝配了超過3248塊來自LG的鋰離子電池,總純能容積量10MW/40Mwh。消防局已證實該儲能項目中存在電池熱失控,但具體事故原因尚在調查中。

    數據來源:SNE Research

    LG新能源層出不窮的電池起火事件讓其安全性被打上問號,也消耗了客戶和消費者的信任。2022年2月,LG新能源全球動力電池裝機量約為7.4GWh,市場份額為15.8%,較去年同期下降了10%。此次LG化學研發的高功能阻燃工程塑料材料實現量產后,大概率會首先應用于LG新能源生產的電池,或將在一定程度上改善其電池安全問題。

    作者:澎湃新聞
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