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工研院开发高能防延烧材料,不怕锂电池连环爆炸惨况

2024-05-01 271

前年震惊全球的三星手机 Galaxy Note 7 锂电池爆炸灾情哀鸿遍野,电动车大厂特斯拉(Tesla)的Model S、Model X 型号也都曾传出锂电池爆炸引发火烧车事故,制造商爱极锂电池,但同时美国联邦航空总署(FAA)正在禁止普遍装备锂电池的笔电“登机”。人们对锂电池可说是又爱又恨,现在,工研院研发出一种“应用于电池模组的防延烧复合材料”,能有效遏止单颗锂电池燃烧时引发连环爆的惨况,研究颇受外界瞩目,预计最快 1~2 年可以商业化。

尺寸排列及成本是一般电池组设计的主要考量,但时常忽视单颗电池出现异常爆炸时所触发的延烧与蔓延反应,恐导致整组电池连锁爆炸的惨况。安全的电池模组除了考量电池本体外,也须纳入电控整体设计,工研院研发出应用于电池模组的防延烧复合材料,兼具高导热性(k = 0.75~0.8 W/m*k,比一般塑胶材料强 3~4 倍)、高强度、耐撞击、阻燃(符合 UL94V0 阻燃)等特性,可以用来取代支撑、固定现有电池组电芯结构的外壳塑胶材料。

在常温下,防延烧复合材料可以帮助模组散热,而当电池因高温而爆炸时,防延烧材料具有阻燃特性,能抑制电池引发的延烧效应,大幅提高电池组安全性。

实验过程中,团队采用 10 颗 2.5 Ah 的 18650 电池(目前使用最普遍的圆柱状锂电池,小至笔电、大至电动车、电动机车)并联进行针刺测试,针径 3 mm,针速 25 mm/s,透过故意让其中 2 颗电池短路,导致电解质流出而燃烧爆炸。以往,就算 1、2 颗锂电池秀逗了都可能成为整组锂电池的害群之马,城门失火殃及池鱼,更不用说特斯拉一台电动车装了 7,000 颗 18650 电池,一旦出现一颗老鼠屎,7,000 颗电池连环燃烧爆炸的结果不堪设想。

(Source:Tesla)

但是,在防延烧复合材料的保护之下,实验结果表明材料可以短时间内遏止火势蔓延,短路燃烧的锂电池自顾烧完以后就寿终正寝,而其他颗电池全数安然无恙,邻居家失火对它们而言似乎是件不痛不痒的事情。工研院材料与化工研究所研究主任陈世明受访时表示,这种防延烧复合材料由耐燃树脂和玻璃纤维组成,包覆在电池之外,厚度仅 1 mm。

前阵子,美国休士顿一辆携带锂电池的火车发生爆炸,威力强大到震破附近住家的窗户;《NBC》报导,美国联邦航空总署最近正在向联合国提交“禁止旅客携带笔记型电脑登机”的申请文件,他们进行一系列测试,包括当头发干洗喷雾剂和笔电放在一起时,几乎一瞬间就引燃火势,喷雾剂更在40秒内爆炸,货物舱内的消防系统也无法扑灭这股恶火。

近年来,锂电池与多起爆炸事件都有关联,虽然整体上锂电池相当可靠,但万一不肖制造商偷工减料,锂电池就会造成灾难,一种极为有效的防延烧材料,或许会是锂电池产业的超级定心剂。

(首图来源:科技新报)

2019-03-17 06:31:00

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