鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1120次 | 2021年03月23日
怎么樣提高鋰離子電池的安全性?
基于上述有關(guān)鋰離子電池安全問題的分析,可以從以下3個方面來提高鋰離子電池的安全性:一是改善電極材料的熱穩(wěn)定性,積極提高電池本身性能;二是改進(jìn)鋰離子電池電解液,使用安全型的電解液;三是通過外部手段,優(yōu)化鋰離子電池的設(shè)計(jì)和管理等,對鋰離子電池充放電過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和異常問題的及時處理,保證鋰離子電池的使用安全。
1.改善電極材料的熱穩(wěn)定性
一般而言,電池材料的熱穩(wěn)定性是鋰離子動力鋰電池安全性的根源。故要從根本上改善鋰離子電池的安全問題,還要從電池材料本身的熱穩(wěn)定性出發(fā)。
(1)正極材料
研究表明,在高溫條件下,正極材料和電解液之間的反應(yīng)是引起電池安全問題的重要原因之一。因此,尋找熱穩(wěn)定性較好的正極材料是改善鋰離子電池安全性的有效手段。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(2)負(fù)極材料
早期負(fù)極材料直接采用金屬鋰,金屬鋰具有價格低廉和比容量高等優(yōu)點(diǎn)。但是,以金屬鋰組裝的電池?zé)岱€(wěn)定性很差,在多次充電過程中易出現(xiàn)鋰枝晶,會刺破隔膜導(dǎo)致短路、甚至發(fā)生爆炸[11]。嵌鋰化合物的使用有效地防止了鋰枝晶的出現(xiàn),從而大大提高了鋰離子電池的安全性。目前負(fù)極材料的研究重要集中在碳基材料、鋰的錫或硅合金、氮化物、氧化物和Li4Ti5O12等體系。
碳基材料是當(dāng)前鋰離子電池使用的負(fù)極材料,重要包括石墨、碳纖維、中間相碳微球(MCMB)和硬炭等。碳基材料充放電過程中鋰離子從碳顆粒中嵌入和脫出,減少了出現(xiàn)鋰枝晶的可能,從而提高了鋰離子電池的熱穩(wěn)定性。2.使用安全型鋰離子電池電解液電解液在鋰離子電池的正、負(fù)極之間起著輸送鋰離子(Li+)的用途。電解液幾乎參與了電池內(nèi)部發(fā)生的所有反應(yīng),不僅包括電解液與負(fù)極材料、正極材料之間的反應(yīng),同時也包括電解液自身的分解反應(yīng)。可見,電解液的熱穩(wěn)定性對鋰離子電池安全性起著至關(guān)重要的用途。因此,安全型電解質(zhì)體系為人們所關(guān)注,并成為鋰離子電池電解質(zhì)研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。
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