當一個電動汽車電池進入市場時,它已經接受了詳盡的安全測試:在嚴寒中它的表現如何?嚴酷的高溫又如何?發生事故后,它還能安全工作嗎?這些測試由專家在嚴格的操作條件下進行,確保深入了解電池的局限性,因此汽車制造商可以設計出能保證乘客安全的操作系統。
近期,美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員已獲得340萬美元的聯邦資金,領導一個由NREL、Exponent和德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員組成的團隊,對尖端的下一代電動汽車(EV)電池進行同樣嚴格的安全測試。他們的最終目標是降低新興電池技術的風險,以支持全美汽車的電氣化。
NREL已經從美國能源部ARPA-E的風險評估計劃資金,該計劃支持那些尚未準備好接受私營部門投資的高潛力、高影響的技術。該項目的資金來自ARPA-E "美國低碳生活電動車"(EVs4ALL)計劃,該計劃要求在三類項目中提出建議:第1類項目是開發極快充電的電池,第2類項目是開發具有極高能量密度的電池,第3類項目是評估這些新技術的安全性。
NREL的儲能研究員Donal Finegan將擔任NREL 第3類項目資助的項目負責人。在接下來的兩到三年里,Finegan的研究團隊將與獲得1類和2類項目資助的公司和大學合作,對他們的下一代儲能材料進行徹底分析,詳細了解可能導致其失效的原因,并概述其失效時會發生的情況。
Finegan的工作將是開拓性的,也是關鍵性的。由于ARPA-E資助了高風險的早期工作,突破了已知科學的界限,該項目的1類和2類公司將致力于用鈉、鉀離子、固態鋰金屬等新型材料組成的電池,以及無鈷和無鎳正極。雖然這項實驗對于推動電動汽車電池的發展是必要的,但安全性也是必要的--這些材料的化學成分、局限性和故障尚不清楚。
Finegan說:“所有電池都有故障的風險。”“關鍵是要對電池的故障狀況有深入、徹底的了解,這樣汽車制造商就可以在選擇電池時做出明智的決定,并在此后設計出一個能夠減輕這些風險的電池系統。”
Finegan的研究團隊將從一個自下而上的方法開始,以了解使用這些新型電池時可能導致風險的任何因素:有毒材料、易燃性、高發熱,或故障期間可能釋放的有害氣體或微粒。然后,該團隊將制定修訂后的測試標準和工具,使制造商能夠在自己的實驗室中復制測試,此外,世界各地的研究人員也可以驗證結果并在自己的實驗中使用這些數據。
Finegan說:“在這個過程結束時,我們的目標是降低電池商業化的風險,因為它們的安全性已經得到了非常深入的評估。”。
15年前,NREL研究人員已經開始對鋰離子電池進行建模,這些模型現在被行業合作伙伴廣泛使用,而它們都來自于這樣的實驗工作。NREL將在此基礎上,為新型的、下一代的電池服務。這個項目可以幫助NREL為未來許多關于下一代電池安全的研究項目奠定基礎。