从目前的公路车辆到未来的电动飞机，储能系统的安全性和可靠性在电池应用中至关重要。在进入市场之前，所有电池系统都要经过彻底的审查和认证，以确保它们在常规和极端条件下都能安全运行，包括波动的温度、反复充电和放电，以及全范围的驾驶循环。

　　“为了确保电池安全，制造商必须设计出能够在最坏情况下降低风险的电池系统，”NREL电化学储能小组的高级科学家Donal Finegan说。单个电池的灾难性故障很少见，但包含数千个电池的电池组增加了整体风险。

　　单个电池故障导致的极端温度可能导致热失控，引发危险和有毒的火灾，蔓延到整个电池组。

　　热安全是国家可再生能源实验室(NREL)电池研究的核心。实验室的科学家们提供了详尽的电池系统热特性，超越了行业标准的合格/不合格认证过程，以了解电池结构在失效之前、期间和之后究竟发生了什么。

　　随着对电池需求的持续增长，NREL专家致力于开发新的方法来识别潜在的电池危害，并加速全国范围内的电池安全研究。

　　发表在《自然通讯》(Nature Communications)上的一项研究提供了一种预测热失控行为可变性的新技术，该技术借鉴了NREL之前的研究，该研究发现了电池喷射质量与热量产生之间的相关性。

　　传统上，热表征依赖于先进的设备和功能，如分式热失控量热计，以提供精确的热测量，以确定电池故障时的热量输出，并有效地设计安全轻便的电池组。

　　然而，这种设备并没有广泛使用，使得这些评估既昂贵又耗时，并且阻碍了新电池类型进入电池组的快速吸收。

　　对于早期的创新，一个更容易获得的过程将使研究人员了解未来电池的风险，并更快地引入优化的电池设计，满足消费者对更快充电、增加车辆续航里程和延长使用寿命的需求。

　　“这项研究提出了一个简化的解决方案，”NREL的Paul Gasper说，他是期刊文章的合著者，也是NREL电化学能量存储小组的高级科学家。“尽管电池可能出现故障的方式多种多样，但我们的模型显示了某些故障特征之间的相关性。”

　　NREL的最新研究成功地展示了如何简化，低成本的测量，如热失控期间的弹射质量，可以用来准确预测通常需要昂贵的量热测量的新电池类型的复杂热行为。

　　“任何规模的公司都可以使用这种知情的方法，”Finegan说。“虽然我们仍然建议使用热量计进行官方安全测试，但这种方法可以帮助在进入研究阶段之前缩小最安全的电池选择范围。”

　　为了设计这一过程，研究人员利用了NREL和NASA创建的开放存取电池故障数据库中商用锂离子电池的量热测量。

　　作为包含热失控电池信息的最大公共数据库，电池故障数据库提供了训练机器学习模型所需的高质量和强大的数据，以识别哪些类型的电池具有可预测的故障特征。

　　这种新方法将使储能创新者能够以最小的成本和努力准确、快速地估计新电池设计的安全风险。

　　更快、更容易评估这些热特性的方法将重新激发电池研究界的活力，将制造商和系统设计师团结在我们的共同目标中，以确保下一代电池组的安全性，用于电气化运输和电网规模存储等应用。

　　更多信息:Karina masalkovaitkv等人，用很少或没有量热数据预测热失控下锂离子电池的热释放变异性，Nature Communications(2024)。DOI: 10.1038/s41467-024-52653-3期刊信息:自然通讯由国家可再生能源实验室提供引文:新技术简化了早期电池开发(2024,10月1日)检索自2024年10月1日https://techxplore.com/news/2024-10-technique-early-stage-battery.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。