鉅大LARGE | 點擊量:1108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定性,積極提高電池本身性能;二是改進鋰離子電池電解液,使用安全型的電解液;三是通過外部手段,優化鋰離子電池的設計和管理等,對鋰離子電池充放電過程進行實時監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定性
一般而言,電池材料的熱穩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定性出發。
(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是引起電池安全問題的重要原因之一。因此,尋找熱穩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)負極材料
早期負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點。但是,以金屬鋰組裝的電池熱穩定性很差,在多次充電過程中易出現鋰枝晶,會刺破隔膜導致短路、甚至發生爆炸[11]。嵌鋰化合物的使用有效地防止了鋰枝晶的出現,從而大大提高了鋰離子電池的安全性。目前負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。
碳基材料是當前鋰離子電池使用的負極材料,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,減少了出現鋰枝晶的可能,從而提高了鋰離子電池的熱穩定性。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部發生的所有反應,不僅包括電解液與負極材料、正極材料之間的反應,同時也包括電解液自身的分解反應。可見,電解液的熱穩定性對鋰離子電池安全性起著至關重要的用途。因此,安全型電解質體系為人們所關注,并成為鋰離子電池電解質研究和開發的熱點。
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