鋰離子電池爆炸的原因具體有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-13 06:51
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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(如摻雜技術)、表面包覆技術(如涂層技術)來改善正極材料的熱穩(wěn)定性。
負極材料的熱穩(wěn)定性與負極材料的種類、材料顆粒的大小以及負極所形成的SEI膜的穩(wěn)定性有關。如將大小顆粒按一定配比制成負極即可達到擴大顆粒之間接觸面積,降低電極阻抗,增加電極容量,減小活性金屬鋰析出可能性的目的。
SEI 膜形成的質量直接影響鋰離子電池的充放電性能與安全性,將碳材料表面弱氧化,或經還原，摻雜，表面改性的碳材料以及使用球形或纖維狀的碳材料有助于SEI膜質量的提高。
電解液的穩(wěn)定性與鋰鹽、溶劑的種類有關。采用熱穩(wěn)定性好的鋰鹽,電位穩(wěn)定窗口寬的溶劑可以提高電池的熱穩(wěn)定性。在電解液中添加一些高沸點、高閃點和不易燃的溶劑可以改善電池的安全性。
導電劑與粘結劑的種類與數(shù)量也影響著電池的熱穩(wěn)定性，粘結劑與鋰在高溫下反應產生大量的熱 ,不同粘結劑發(fā)熱量不同 , PVDF 的發(fā)熱量幾乎是無氟粘結劑的2倍 ,用無氟粘結劑代替PVDF可以提高電池的熱穩(wěn)定性。
提高電池過充保護能力
為防止鋰離子電池過充 ,通常采用專用的充電電路來控制電池的充放電過程 ,或者在單個電池上安裝安全閥以提供更大程度的過充保護 ; 其次也可采用正溫度系數(shù)電阻器(PTC),其作用機理為當電池因過充而升溫時 ,增大電池的內阻 ,從而限制過充電流 ;還可采用專用的隔膜 ,當電池發(fā)生異常引起隔膜溫度過高時 ,隔膜孔隙收縮閉塞 ,阻止鋰離子的遷移 ,防止電池的過充。
防止電池的短路
對于隔膜而言而言,孔率為40%左右,且分布均勻，孔徑為10nm的隔膜能阻止正負極小顆粒運動,從而提高鋰離子電池的安全性；
隔膜的絕緣電壓與其防止正負極的接觸有著直接的關系 ,隔膜的絕緣電壓依賴于隔膜的材質、結構以及電池的裝配條件。
采用熱閉合溫度和熔融溫度差值比較大的復合隔膜 (如PP/PE/PP)可防止電池熱失控。將隔膜表面涂覆陶瓷層提高隔膜耐溫性。利用低熔點的PE(125℃) 在溫度較低的條件下起到閉孔作用, PP(155℃) 又能保持隔膜的形狀和機械強度 ,防止正負極接觸 ,保證電池的安全性。
大家都知道以石墨負極替代金屬鋰負極,從而使充放電過程中鋰在負極表面的沉積和溶解變?yōu)殇囋谔碱w粒中的嵌入和脫出,防止了鋰枝晶的形成。但這并不代表鋰離子電池的安全性已經解決,在鋰離子電池充電過程 ,如果正極容量過多,就會出現(xiàn)金屬鋰在負極表面沉積,負極容量過多,電池容量損失較嚴重。
涂布厚度及其均一性也影響鋰離子在活性物質中的嵌入和脫出。例如負極面密度較厚不均一, 因此充電過程中各處極化大小不同, 就有可能發(fā)生金屬鋰在負極表面局部沉積。
此外,使用條件不當也會引起電池的短路,低溫條件下,由于鋰離子的沉積速度大于嵌入速度 ,從而導致金屬鋰沉積在電極表面引起短路。因此,控制好正負極材料的比例,增強涂布的均勻性等是防止鋰枝晶形成的關鍵。
