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記者：許明
2020年，我國電動(dòng)汽車市場發(fā)生了72起自燃起火事故，涉及至少25個(gè)知名汽車品牌，覆蓋了38款電動(dòng)汽車型號(hào)，包括乘用車、客車和貨車等多種用途的車型。這一系列事故引起了社會(huì)廣泛的關(guān)切，再次將電動(dòng)汽車的安全性問題置于焦點(diǎn)之中。
盡管電動(dòng)汽車以其環(huán)保和節(jié)能等優(yōu)勢逐漸成為我國交通領(lǐng)域的重要組成部分，人們對(duì)其安全性仍存有疑慮。尤其是在電池安全方面，作為電動(dòng)汽車的核心組件之一，動(dòng)力電池的安全性直接關(guān)系到整車的安全性能。在電動(dòng)汽車的日常使用中，電池過充、過放、高溫和短路等問題可能引發(fā)電池起火。此外，電池制造缺陷、不當(dāng)使用和充電設(shè)施問題也可能成為自燃的潛在原因。為提升電動(dòng)汽車的安全性，業(yè)內(nèi)專家已經(jīng)采取一系列措施，包括強(qiáng)化電池安全性能的研發(fā)和測試，提高電池的防水、防塵和防震等關(guān)鍵性能。
在這些努力中，專家張立偉率先在動(dòng)力電池和儲(chǔ)能內(nèi)部結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)化方面取得了顯著進(jìn)展。目前，動(dòng)力電池和儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)中普遍采用的鋼鋁材料使得設(shè)備變得笨重，無法滿足不斷提高的性能要求。由于鋼鋁材料的導(dǎo)熱性較差，容易導(dǎo)致熱管理困難，電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量無法迅速散發(fā)，進(jìn)而可能導(dǎo)致熱失控和火災(zāi)。為解決這一問題，張立偉在2021年率先優(yōu)化了動(dòng)力電池和儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)的內(nèi)部材料，提高了導(dǎo)熱性能，使得設(shè)備更加輕巧、高效，并具備更好的阻燃性能，降低了發(fā)生明火事故的風(fēng)險(xiǎn)。這一創(chuàng)新為電動(dòng)汽車安全性的提升樹立了典范。
在張立偉領(lǐng)導(dǎo)下，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過深度融合泡棉、膠水和點(diǎn)膠技術(shù)，成功創(chuàng)造了一種超高分子導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)材料，稱為“導(dǎo)熱導(dǎo)熱硅膠泡棉”。泡棉，作為泡沫狀結(jié)構(gòu)材料，其應(yīng)用可顯著提升絕緣性能、抑制熱量傳導(dǎo)，并增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而膠水，作為粘合劑，不僅將泡棉材料黏合在一起確保密切結(jié)合，還提供額外的隔熱和防護(hù)效果。同時(shí)，點(diǎn)膠技術(shù)則是在特定區(qū)域點(diǎn)狀涂覆或填充膠體材料的高度精密技術(shù)，用于在電池特定位置應(yīng)用膠體材料，以提供局部的絕緣、導(dǎo)熱或防護(hù)效果。
張立偉還創(chuàng)新了膠水配方，通過在原膠中巧妙引入金屬氧化物和其他特殊材料的精確配比，最終成功實(shí)現(xiàn)了“導(dǎo)熱硅膠泡棉”更強(qiáng)導(dǎo)熱性、更高強(qiáng)度和更卓越緩沖性能的目標(biāo)。相較于傳統(tǒng)材料，導(dǎo)熱硅膠泡棉的密度降低了40%，通過電池組結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，大幅減輕了整體電池組件的重量。此外，在阻燃性能方面，導(dǎo)熱硅膠泡棉達(dá)到了美國保險(xiǎn)事業(yè)聯(lián)合會(huì)制定的最高等級(jí)UL94V0，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)材料的UL94V1，為電池安全性的提升提供了顯著保障。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，該產(chǎn)品可提高局部區(qū)域0.2W/mK的導(dǎo)熱率，降低30-50%的電池自燃及Pack包的燃燒概率，在中國眾多一線能源企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
通過深入的材料技術(shù)創(chuàng)新，張立偉推動(dòng)了新能源行業(yè)的發(fā)展，為該行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步開辟了新方向。這一創(chuàng)新不僅滿足了電動(dòng)汽車電池領(lǐng)域?qū)Π踩院托阅艿木o迫需求，同時(shí)為儲(chǔ)能技術(shù)的演進(jìn)提供了強(qiáng)有力的推動(dòng)力。
除了在材料創(chuàng)新方面取得進(jìn)展，新能源行業(yè)也在其他領(lǐng)域進(jìn)行研究，其中包括改進(jìn)熱管理系統(tǒng)，以更有效地監(jiān)測和控制電池的溫度。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法包括增加散熱表面、采用液體冷卻系統(tǒng)以及對(duì)電池包設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，引入更安全的電解質(zhì)，如半固態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)，相較于傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，具有更高的熱穩(wěn)定性和防止電池短路的能力。
電池管理系統(tǒng)（BMS）的改進(jìn)也至關(guān)重要，以更精準(zhǔn)地監(jiān)測電池狀態(tài)，包括電壓、溫度和電流等參數(shù)。這有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取措施以避免自燃。防過充和過放保護(hù)是通過控制電池的充放電過程實(shí)現(xiàn)的，確保電池工作在安全范圍內(nèi)，這同樣依賴于先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)。
在外部損傷檢測方面，引入傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池外部的損傷，例如碰撞或刺穿，以采取措施防止進(jìn)一步損害導(dǎo)致自燃。在設(shè)計(jì)電池包時(shí)，采用安全隔離和隔熱設(shè)計(jì)是另一個(gè)關(guān)鍵考慮因素，通過使用隔熱材料和安全隔離層，減緩電池發(fā)熱的傳導(dǎo)速度，從而降低自燃風(fēng)險(xiǎn)。
所有這些技術(shù)創(chuàng)新方面的進(jìn)展將持續(xù)得到跟蹤和報(bào)道，以確保電池技術(shù)的不斷進(jìn)步與安全性的提高。通過以上各方面的技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，未來，電動(dòng)汽車將成為更加安全、可靠和環(huán)保的交通工具，為人們的生活帶來更多便利和福祉。
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