电池材料对热失控有什么影响

一、正极材料

出于安全性考虑，正极材料需要与电解液的相容性和稳定性好。常见的正极材料在温度低于650℃时是相对比较稳定的，充电时处于亚稳定状态。在过充的情况下，正极的分解反应及其与电解液的反应放出大量热量，造成爆炸。

钴酸锂、镍酸锂的热稳定都比较差。磷酸铁锂的橄榄石结构带来的是高温稳定性。在热失控的化学反应中，在电解液喷出前大量发生的是分解反应，而非氧化反应，产气较少且慢，这正是磷酸铁锂相对安全的原理。镍钴锰酸锂三元材料由于其比容量高、具有较高的比能量密度，成为当下正极材料的理想之选。然而三元材料中镍的含量较高，材料的循环性能难以保证，热稳定性较差。

二、负极材料

负极材料的热稳定性与负极材料的种类、材料颗粒的大小以及负极所形成的SEI膜的稳定性有关。如将大小颗粒按一定配比制成负极即可达到扩大颗粒之间接触面积,降低电极阻抗,增加电极容量,减小活性金属锂析出可能性的目的。SEI膜形成的质量直接影响锂离子电池的充放电性能与安全性,将碳材料表面弱氧化,或经还原、掺杂、表面改性的碳材料以及使用球形或纤维状的碳材料有助于SEI膜质量的提高。解决碳负极材料安全性的方法主要有降低负极材料的比表面积、提高SEI膜的热稳定性。通过减少黏结剂的量或选择合适的黏结剂将有利于改善电池的安全性能。

三、隔膜

目前，已商品化的锂离子电池隔膜主要有三类，分别为PP/PE/PP多层复合微孔膜、PP或PE单层微孔膜和涂布膜。广泛使用的隔膜主要为聚烯烃微孔膜，这种隔膜的化学结构稳定，力学强度优良，电化学稳定性好。

隔膜垂直方向上的机械强度越高，电池发生微短路的概率就越小；隔膜的热收缩率越小，电池的安全性能越好。隔膜的微孔关闭功能也是改进动力电池安全性的另一方法；凝胶类聚合物电解质具有较好的保液性，采用这种电解质的电池比常规液态电池具有更好的安全性；除此，陶瓷隔膜也可以改进电池的安全性。

四、电解液

锂电池电解液基本上是有机碳酸酯类物质，是一类易燃物。常用电解质盐六氟磷酸锂（LiPF6）存在热分解放热反应。因此提高电解液的安全性对动力锂离子电池的安全性控制至关重要。LiPF6的热稳定性是影响电解液热稳定的主要因素，因此目前主要改善方法是采用热稳定性更好的锂盐。但由于电解液本身分解的反应热十分小，对电池安全性能影响十分有限。对电池安全性影响更大的是其易燃性。降低电解液可燃性的途径主要是采用阻燃添加剂，但是这些阻燃剂往往会对锂电池的电化学性能产生严重的影响，因此难以在实际中应用。

五、导电剂与粘结剂

导电剂与粘结剂的种类与数量也影响着电池的热稳定性，粘结剂与锂在高温下反应产生大量的热，不同粘结剂发热量不同,PVDF的发热量几乎是无氟粘结剂的2倍,用无氟粘结剂代替PVDF可以提高电池的热稳定性。