11月23日，2016年第4屆中國（湖南·寧鄉）鋰電新能源產業國際高峰論壇在湖南寧鄉舉辦，來自全球礦產資源、正負極材料、隔膜、電解液、設備、檢測、電芯制造及PACK、BMS、新能源汽車、充電樁、儲能等單位的500余名專家、學者、企業代表參加了此次論壇。論壇同期舉行了第六屆（2016年）中國電池行業年度人物、年度創新獎頒獎活動，分享了2016年鋰電池產業鏈年度競爭力品牌榜單、權威數據與行業報告。
如何提升電池的安全性，是此次論壇嘉賓、企業代表關注的焦點問題。近期，電池安全事故時有發生。“以電動汽車為例，隨著電動汽車市場迅速擴張，未來3~5年內，電動汽車安全、可靠性問題將會頻繁出現。”北京大學教授、鋰電“達沃斯”論壇學術委員會主席其魯認為，電動汽車的安全問題很大程度上與動力電池的能量密度有關，亟需一個比較明確的解決方案。
如何解決？清華大學教授何向明提供了一個路徑。他表示，若想提高電池的安全性應重視電池的內短路問題。
安全性測試方法與實際安全解決方法不符，安全標準未真正發揮作用
據了解，電池的安全性主要包含兩個方面：一是濫用安全性，這種安全性是可以預測的，只要不存在過充、針刺、熱沖擊、擠壓等濫用情況，電池就是安全的；二是自然發熱失控，即在正常使用、沒有施加任何濫用因素的情況下，電池自然發熱而導致安全事故發生。“解決自然發熱導致的安全事故是最棘手的。”何向明說。
電池為什么會自然發熱？“這和材料的導電性有關系。”其魯以磷酸氧鐵鋰電池為例介紹，為了增加導電性，其在導電材料中加入了多種物質，在0.3C時，電池的發熱量沒有區別，但到10C時，電池發熱量的變化就非常明顯。若不能迅速把這些熱量轉移，電池溫度積累到一定程度，內部就會發生膨脹，達到膨脹極限時，電池爆裂，內部電解液在超過60~70攝氏度溫度時暴露在空氣中，就會發生自燃。
為何通過了安全認證的“好電池”也會發生安全事故？“我們研究發現，嚴格的安全性測試方法，與當前電池安全性的解決思路之間缺乏緊密聯系，安全標準沒有真正發揮作用，造成了通過安全認證的‘好電池’依然發生安全事故。”何向明表示，已有研究發現，目前電池著火的主要原因是內短路。
產生內短路的原因非常復雜，化學、物理、機械、制造、使用不當等都會造成內短路。“關于內短路的研究有難點，也有進展。希望更多的企業、專家關注并深入這一領域進行研究。”他表示。
金屬異物混入正極是誘發內短路的主因，需全方位、全過程控制誘導因素
“內短路最主要是由正極材料中混入金屬異物引起的。”何向明認為，正極材料的一些金屬異物被氧化并傳播到負極，穿透隔膜就會導致內短路發生。電池廠的干燥劑、粉塵、廠房門把手等都含有金屬，在生產制造過程中，使用卷繞機、螺栓、攪拌機等生產設備也會產生金屬異物，同時電池材料中也容易摻雜金屬異物。
一般來說，正極材料廠商對材料中的粉塵、金屬含量控制得非常嚴格。“但在大家普遍不太重視的PVDF、輔助材料中也會存在金屬異物。”何向明說，在導電系統里，很多廠家材料的金屬含量非常高。電池生產時要除鐵，但鋅、銅是無法清除的，鐵也不能100%被清除掉。
何向明告訴記者，很多電池經過一兩百次充電之后，著火概率會提高。“在充放電過程中，電池極片會收縮膨脹，如果產品設計時沒有考慮到這個問題，電池在循環使用一段時間之后，其極片收縮膨脹就會產生皺褶，從而導致發生內短路。”他解釋說。
值得注意的是，在低溫充電或快速充電時，任何電池都有鋰析出現象，這也會導致安全事故。“研究表明，在中原地區，冬天低溫天氣充電時，鋰析出的可能性比較大，需要特別注意。目前，一般快充超過1C時，負極表面鋰析出的概率就很大。”何向明表示，產生內短路的原因非常多，需要制造廠家從原材料、制造過程等全方位、全過程嚴格控制發生內短路的因素，才能進一步提高電池安全性。
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