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怎么提高锂离子电池的使用安全

钜大LARGE  |  点击量:700次  |  2020年12月03日  

1.添加剂原理:在锂离子电池的电解液中加入聚合物单体分子,当充电电压超过限制时,电极表面发生聚合成膜,电氧化聚合反应封闭电极表面,阻断电池反应以防止不安全行为的发生;


2.锂离子电池采用隔膜PP/PE/PP好于PE、PP;当电池受热时,内部隔膜中间层PE微孔先封闭,阻碍电流通过,从而起到安全用途;


3.锂离子电池使用安全阀,安全阀的开启压力及灵敏度是影响电池安全性的重要因素,能在一定程度上减小爆炸的威力;


4.结构设计指电芯内部安全隔离措施,包括正负、极及隔膜宽度,固定限位片,负极极片两端贴胶,芯子贴胶等。


电池满充电后,用电阻小于50mQ的导体将正负极短路。


电池在3C倍率、5V电压条件下过充电,电池不爆炸、不起火


将电池固定在安全装置的夹具上,用直径2.5mm的钢钉用力打下,使电池完全穿透。


电池满充电后,放入温箱以5℃/min的速率升温至150℃,保温30min。


提高电极材料热稳定性


锂离子电池的安全问题是不安全电解质直接导致的,但从根源上来说,是因为电池本身的稳定性不高,热失控的出现导致的。而热失控的发生除了电解质的热稳定性原因,电极材料的热稳定性也是最重要的原因之一,所以提高电极材料的热稳定性也是提高电池安全性的重要环节,但是这里所说的电极材料热稳定性不但包括其自身的热稳定性,也要包括其与电解质材料相互用途的热稳定性。


通常负极材料热稳定性是有其材料结构和充电负极的活性决定的。关于碳材料,球形碳材料,如中间相碳微球(MCMB)相关于鳞片状石墨,具有较低的比表面积,较高的充放电平台,所以其充电态活性较小,热稳定性相对较好,安全性高。而尖晶石结构的Li4Ti5O12,相关于层状石墨的结构稳定性更好,其充放电平台也高得多,因此热稳定性更好,安全性更高。因此,目前对安全性要求更高的动力锂电池中通常使用MCMB或Li4Ti5O12代替普通石墨作为负极。通常负极材料的热稳定性除了材料本身之外,关于同种材料,特别是石墨来说,负极与电解液界面的固体电解质界面膜(SEI)的热稳定性更受关注,而这也通常被认为是热失控发生的第一步。提高SEI膜的热稳定性途径重要有两种:一是负极材料的表面包覆,如在石墨表面包覆无定形炭或金属层;另一种是在电解液中添加成膜添加剂,在电池活化过程中,它们在电极材料表面形成稳定性较高的SEI膜,有利于获得更好的热稳定性。


正极材料和电解液的热反应被认为是热失控发生的重要原因,提高正极材料的热稳定性尤为重要,在产业界正极材料的开发也更受关注,除了有其价格较高、利润较大的原因外,它在电池安全性中的重要地位也是其备受关注的一个重要原因。与负极材料相同,正极材料的本质特点决定了其安全特点。LiFePO4由于具有聚阴离子结构,其中的氧原子非常稳定,受热不易释放,因此不会引起电解液的剧烈反应或燃烧;而其他过渡金属氧化物正极材料,受热或过充时容易释放出氧气,安全性差。



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