本文转自:澎湃新闻

据外媒近日报道,韩国最大的综合化学公司LG化学(LG Chem)研发出一种高功能阻燃工程塑料材料,可以延缓电动汽车电池的热失控,让驾驶员在电池起火时获得更多撤离和灭火的时间。该研究自2009年开始,将于2023年建立量产体系,实现商业化应用。

据介绍,新型工程塑料材料由聚苯醚(PPO)、聚酰胺或通常称为尼龙的高温热塑性塑料、聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)制成,其中PBT通常用作绝缘体的热塑性工程聚合物。这种阻燃工程塑料材料可以在超过1000度的高温下阻隔由热失控引起的火焰传播,阻燃时间超过400秒,约为一般阻燃塑料的45倍。

LG化学表示,应用于电池组的新型塑料材料可以延缓电池起火的燃烧时间,从而防止火焰蔓延。同样,该新型材料还可以应用于电池组以外的其他行业。

“为了解决客户痛点,我们已进行了10多年的稳步研究。以世界先进复合技术为基础,我们将持续研发并大规模投入生产,以开拓市场,从而引领快速增长的电动汽车材料市场。”LG化学工程材料部门负责人Steven Kim在4月25日的一份声明中说道。

电池系统热失控的故障序列

图片来源:欧阳明高《锂离子电池热失控原因及应对策略》

热失控一直是电池安全研究的关键点。当电池到达一定温度的时候,电池电芯产生快速升温的连锁反应,最高可达到每秒钟升温近1000度,且一旦开始就很难控制,极端情况下可能导致爆炸和火灾。

电池内部的电化学反应带来的发热是不可避免的。正常情况下,电池运行产生的热量会随着时间推移而自然消散,电池温度处于可控范围。而在物理损坏、外部受热、过度充电和快速充电引起内部短路等下非正常情况下,电池运行产生的热量超过自然散热的上限,电池温度升高后便容易发生热失控。

对于目前电动汽车普遍采用的锂离子电池来说,温度升高、过流负载、内部压力过大都可能导致热失控。其中,磷酸铁锂电池能量密度较低,但安全稳定性更高。与之相反的是三元锂电池,能量密度较高,但安全性相对较差。此外,采用锂、钠制成的玻璃化合物作为传导物质的固态电池在能量密度和热稳定性能上均优于液态锂电池。

LG化学成立于1947年,隶属于韩国三大集团之一的LG集团,业务涵盖石油化学、电池、尖端材料、生命科学四大领域。作为韩国最大的综合性石化企业,LG化学在全球化工领域处于领先地位,拥有亚洲、美洲、欧洲等地40余家生产基地及分支机构。

2020年12月,LG化学的电池业务部门被拆分为全资子公司——LG新能源(LGES),开始独立运营。据韩国市场研究机构SNE Research统计,LG新能源2021年全球动力电池装机量为60.2GWh,市场占有率为20.3%,仅次于中国电池巨头宁德时代,位列全球第二。

作为全球第二大动力电池制造商,LG新能源动力电池因起火风险被召回的事件已经持续了两年,共涉及数十万辆来自各大车企的电动汽车,包括Stellantis、大众汽车、通用汽车、现代汽车和梅赛德斯-奔驰等。

4月6日,美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)表示,他们正在对LG新能源(LG Energy Solution)生产的有缺陷的电池展开审查,以确保所有搭载问题电池的汽车已被召回,共涉及138324辆搭载LG电池的汽车。

4月18日,位于美国亚利桑那州的盐河变电站内储能设施发生火灾,大火持续了5天。该电网储能项目装配了超过3248块来自LG的锂离子电池,总纯能容积量10MW/40Mwh。消防局已证实该储能项目中存在电池热失控,但具体事故原因尚在调查中。

数据来源:SNE Research

LG新能源层出不穷的电池起火事件让其安全性被打上问号,也消耗了客户和消费者的信任。2022年2月,LG新能源全球动力电池装机量约为7.4GWh,市场份额为15.8%,较去年同期下降了10%。此次LG化学研发的高功能阻燃工程塑料材料实现量产后,大概率会首先应用于LG新能源生产的电池,或将在一定程度上改善其电池安全问题。