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    電池知識

    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    怎么提高鋰電池的使用安全

    2021-04-26 ryder

    1.添加劑原理:在鋰電池的電解液中加入聚合物單體分子,當充電電壓超過限制時,電極表面發生聚合成膜,電氧化聚合反應關閉電極表面,阻斷電池反應以戒備不安全行為的發生;


    2.鋰電池采用隔膜PP/PE/PP好于PE、PP;當電池受熱時,內部隔膜中間層PE微孔先關閉,妨礙電流通過,從而起到安全用途;


    3.鋰電池使用安全閥,安全閥的開啟壓力及靈巧度是影響電池安全性的緊要因素,能在一定程度上減小爆炸的威力;


    4.結構設計指電芯內部安全隔離措施,包括正負、極及隔膜寬度,固定限位片,負極極片兩端貼膠,芯子貼膠等。


    電池滿充電后,用電阻小于50mQ的導體將正負極短路。


    電池在3C倍率、5V電壓條件下過充電,電池不爆炸、不起火


    將電池固定在安全裝置的夾具上,用直徑2.5mm的鋼釘用力打下,使電池完全穿透。


    電池滿充電后,放入溫箱以5℃/min的速率升溫至150℃,保溫30min。


    提高電極材料熱穩定性


    鋰電池的安全問題是不安全電解質筆直導致的,但從根源上來說,是因為電池本身的穩定性不高,熱失控的出現導致的。而熱失控的發生除了電解質的熱穩定性原由,電極材料的熱穩定性也是最緊要的原由之一,所以提高電極材料的熱穩定性也是提高電池安全性的緊要環節,但是這里所說的電極材料熱穩定性不但包括其自身的熱穩定性,也要包括其與電解質材料相互用途的熱穩定性。


    通常負極材料熱穩定性是有其材料結構和充電負極的活性決定的。關于碳材料,球形碳材料,如中間相碳微球(MCMB)相關于鱗片狀石墨,具有較低的比表面積,較高的充放電平臺,所以其充電態活性較小,熱穩定性相對較好,安全性高。而尖晶石結構的Li4Ti5O12,相關于層狀石墨的結構穩定性更好,其充放電平臺也高得多,因此熱穩定性更好,安全性更高。因此,目前對安全性要求更高的動力鋰離子電池中通常使用MCMB或Li4Ti5O12代替一般石墨作為負極。通常負極材料的熱穩定性除了材料本身之外,關于同種材料,特別是石墨來說,負極與電解液界面的固體電解質界面膜(SEI)的熱穩定性更受關注,而這也通常被認為是熱失控發生的第一步。提高SEI膜的熱穩定性途徑緊要有兩種:一是負極材料的表面包覆,如在石墨表面包覆無定形炭或金屬層;另一種是在電解液中添加成膜添加劑,在電池活化過程中,它們在電極材料表面形成穩定性較高的SEI膜,有利于獲得更好的熱穩定性。


    正極材料和電解液的熱反應被認為是熱失控發生的緊要原由,提高正極材料的熱穩定性尤為緊要,在產業界正極材料的開發也更受關注,除了有其價格較高、利潤較大的原由外,它在電池安全性中的緊要地位也是其備受關注的一個緊要原由。與負極材料相同,正極材料的本質特點決定了其安全特點。LiFePO4由于具有聚陰離子結構,其中的氧原子非常穩定,受熱不易釋放,因此不會引起電解液的劇烈反應或燃燒;而其他過渡金屬氧化物正極材料,受熱或過充時容易釋放出氧氣,安全性差。

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