關(guān)于常見的提高鋰離子電池安全性的措施解析

隨著全球多樣化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成，比如鋰離子電池。新能源汽車的優(yōu)勢在于比汽油車更低碳、更環(huán)保。它使用非常規(guī)汽車燃料作為動(dòng)力來源，如鋰電池和氫燃料。鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛，除了新能源汽車、手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、移動(dòng)電源、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具等等。

但鋰離子電池的安全性不容小覷。許多事故表明，當(dāng)人們充電不當(dāng)或環(huán)境溫度過高時(shí)，很容易引起鋰離子電池的自燃和爆炸，這已成為鋰離子電池發(fā)展的最大痛點(diǎn)。雖然鋰電池的性質(zhì)決定了其“易燃易爆”的命運(yùn)，但降低風(fēng)險(xiǎn)和安全性并非完全不可能。隨著電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，無論是移動(dòng)電話公司還是新能源汽車公司，通過合理的電池管理系統(tǒng)和熱量管理系統(tǒng)，電池都可以確保安全而不會(huì)爆炸或自燃。

1、提高電解液的安全性

電解質(zhì)與正極和負(fù)極之間有很高的反應(yīng)活性，尤其是在高溫下。 為了提高電池的安全性，提高電解液的安全性是比較有效的方法之一。 通過添加功能性添加劑、使用新型鋰鹽、使用新型溶劑，可以有效解決電解液的安全隱患。 根據(jù)添加劑的功能不同，它們可以分為以下幾類：安全保護(hù)添加劑，成膜添加劑，正極保護(hù)添加劑，穩(wěn)定鋰鹽添加劑，促進(jìn)鋰沉淀的添加劑，集電器防腐添加劑和提高潤濕性的添加劑。

2、提高電極材料的安全性

磷酸鐵鋰與三元復(fù)合材料被認(rèn)為是低成本、“安全性極好”的正極材料，有望在電動(dòng)汽車行業(yè)普及。對于正極材料，提高其安全性的常用方法是涂層改性。例如用金屬氧化物對正極材料進(jìn)行表面包覆，可以防止正極材料與電解液直接接觸，抑制正極材料的相變，提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少陽離子的無序。晶格以減少副反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。對于負(fù)極材料，由于表面往往是鋰離子電池最容易發(fā)生熱化學(xué)分解和放熱的部位，提高SEI膜的熱穩(wěn)定性是提高負(fù)極材料安全性的關(guān)鍵方法.通過弱氧化，金屬和金屬氧化物沉積，聚合物或碳涂層，可以提高負(fù)極材料的熱穩(wěn)定性。

3、改善電池的安全保護(hù)設(shè)計(jì)

商用鋰離子電池除了提高電池材料的安全性外，還采用了許多安全保護(hù)措施，如設(shè)置電池安全閥、溫度保險(xiǎn)絲、串聯(lián)連接正溫度系數(shù)元件、使用熱封隔膜、加載專用保護(hù)電路、 而專用的電池管理系統(tǒng)等，也是提升安全性的一種手段。

4、選用安全系數(shù)更高的原材料

選用安全系數(shù)較高的正負(fù)極活性材料、隔膜材料和電解液。 正極材料的安全性主要取決于材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性、材料的化學(xué)穩(wěn)定性以及材料的物理性能; 隔板材料應(yīng)根據(jù)機(jī)械隔離性能、孔徑和孔隙率、材料的化學(xué)穩(wěn)定性以及自動(dòng)關(guān)機(jī)功能來選擇。熱收縮率和變形率小，材料厚度大，物理強(qiáng)度大等綜合考慮; 電解液應(yīng)選擇化學(xué)穩(wěn)定性好、電化學(xué)穩(wěn)定性好、鋰離子電導(dǎo)率高、液體穩(wěn)定性范圍廣的材料。

5、強(qiáng)加電芯整體安全設(shè)計(jì)

電芯是將電池的各種材料結(jié)合起來的紐帶。 是正極、負(fù)極、隔膜、極耳、包裝膜的一體化結(jié)構(gòu)。 電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅影響各種材料的性能，而且影響電池的整體化學(xué)性能。安全性能有重要影響。 在電芯設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合材料特性制定合理的結(jié)構(gòu)模型。 在鋰電池結(jié)構(gòu)中，也可以考慮一些附加的保護(hù)裝置，如使用開關(guān)元件、安全閥等。

在研究設(shè)計(jì)過程中，一定會(huì)有這樣或著那樣的問題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。