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鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩(wěn)定性究竟有多難?

來源:存能電氣  日期:2020-04-22 09:40  瀏覽量:

鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩(wěn)定性究竟有多難?經(jīng)過近些年的發(fā)展,目前純電動汽車所搭載的鋰電池依然穩(wěn)定性較低,受溫度影響比較明顯,在一定程度上制約了消費者的用車。那么鋰離子電池進步到底有多難呢?還有哪些突破的空間呢?本文存能電氣鋰電池廠家就和大家聊聊。

鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩(wěn)定性究竟有多難?

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,諸如新能源汽車等也正面臨著因鋰離子電池穩(wěn)定性不足和制造成本過高、環(huán)境污染等諸多問題。鋰是當前最為活躍的金屬元素,只要暴露在空氣中就會與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化和氧化還原反應,也因此一旦鋰離子電池質(zhì)量不過關(guān),不僅會自燃,還會因發(fā)熱后的熱量積累,發(fā)生爆炸。

簡而言之,不論是在充放電過程中,還是靜止狀態(tài)下,鋰離子電池都可能因內(nèi)部溫度升高,單體電池之間的溫度不均勻等原因,引發(fā)自燃或爆炸事件,非常不穩(wěn)定。多年來為解決這一問題,研發(fā)人員先后嘗試了多種手段,例如內(nèi)置阻燃劑的設計,以便鋰電池電解質(zhì)能夠具有更好的抗沖擊破壞的能力;或者采用不會起火的水基電解質(zhì),以避免由于水的穩(wěn)定性問題導致電壓和能量密度偏低等。

鋰離子電池.jpg

對于目前的新能源汽車來說,主要是用的是三元鋰電池,部分車型使用的是磷酸鐵鋰電池,而這兩種電池均屬于液態(tài)鋰離子電池。不過對于這種電池來說,雖然相比之前的鎳電池能量密度更高,但是依然存在發(fā)熱現(xiàn)象。以純電動汽車為例,采用快速充電樁進行長時間充電,電池內(nèi)部的化學反應加劇,就會導致熱量上升,嚴重的話會發(fā)生熱失控現(xiàn)象。

鋰電池進步困難的原因,除了發(fā)熱現(xiàn)象之外,還有就是材料方面。鋰作為電極目前最為合適,而這就導致了只能去優(yōu)化另一極的材料和改善電解液、隔膜。比如說,可以降低隔膜的電阻,增加導電性,擴大鋰離子透過率,從這一方面提升整體的能量密度和穩(wěn)定性。但是這種方式操作空間較小,每年的進步幅度也比較有限。

鋰離子電池的火災危險性主要由電池內(nèi)部各部分發(fā)生化學反應產(chǎn)熱量多少決定。鋰離子電池的火災危險性歸根結(jié)底取決于電池材料的熱穩(wěn)定性,而電池材料的熱穩(wěn)定性又取決于其內(nèi)部各部分之間發(fā)生的化學反應。目前,人們主要借助于差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析儀(TGA)、絕熱加速量熱儀(ARC)等來研究電池相關(guān)材料的熱穩(wěn)定性。

如何提升鋰離子電池穩(wěn)定性?

通過對現(xiàn)有正極材料進行不同結(jié)構(gòu)的復合,可以進一步提升鋰離子電池的穩(wěn)定性。表面修飾和電子結(jié)構(gòu)的調(diào)整,比如說在表面包覆一層二氧化錳,可以抑制揚的擴散,不僅能夠改善它容量的穩(wěn)定性,也能夠很好的提升它的倍率性能。

提高鋰離子電池材料表面氧的熱穩(wěn)定性,能夠有效的抑制富鋰猛基材料衰退提高材料的穩(wěn)定性。目前,引起人們重視的鋰鹽有LiFSI雙(氟磺酸)亞胺鋰]和硼基鋰鹽。其中,雙草酸硼酸鋰(LiBOB)的熱穩(wěn)定性較高,分解溫度為302℃,可在負極形成穩(wěn)定的SEI膜。LiBOB作為鋰鹽和添加劑可以改進電池的熱穩(wěn)定性。

鋰電池正極材料可以通過優(yōu)化合成條件,改進合成方法,合成熱穩(wěn)定性好的材料;或使用復合技術(shù)(如摻雜技術(shù))、表面包覆技術(shù)(如涂層技術(shù))來改善正極材料的熱穩(wěn)定性。

總結(jié):如何在現(xiàn)有鋰離子電池可用電極材料體系的前提下,提高鋰離子電池性能特別是其循環(huán)穩(wěn)定性是目前全世界研究的重點和熱點。預測和評估鋰離子電池的可靠性,從而控制其熱安全問題是非常有意義的。

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