鋰離子電池安全解決方案有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-29 19:28
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隨著鋰離子電池安全性問題越來越受到人們的關(guān)注，不少企業(yè)專門針對鋰離子電池中的安全隱患進(jìn)行研發(fā)，提出卓有效果的電池安全解決方案。
作為國內(nèi)動力電池?zé)崾Э仡A(yù)警及安全技術(shù)的最早研究者和電池箱專用自動滅火裝置的創(chuàng)領(lǐng)者，創(chuàng)為新能源首創(chuàng)“鋰離子電池熱失控模型”，促進(jìn)了電池箱熱失控監(jiān)測及自動滅火技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用。
“鋰離子電池?zé)崾Э啬Ｐ?rdquo;分為縱向、橫向和垂向三維。縱向為多傳感器的數(shù)據(jù)冗合，即對多組同環(huán)境下的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行多次擬合，模擬不同材料、不同環(huán)境的數(shù)據(jù)表征曲線；橫向為對傳感器的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)時間算法，排除噪聲干擾，有效解決了閾值法監(jiān)測方式的漏報、誤報、預(yù)警滯后問題；垂向采用穿刺、鈍針積壓等不同方法模擬不同類型容量動力電池?zé)崾Э剡^程。
通過三維融合，用數(shù)學(xué)手段，以大量實驗及真實運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，歸納熱失控導(dǎo)致的各種變量之間的內(nèi)在關(guān)系，采用神經(jīng)學(xué)原理，形成極早、高可靠、自運(yùn)行的“鋰離子電池?zé)崾Э啬Ｐ?rdquo;，實現(xiàn)電池活在隱患的早期預(yù)警和智能控制。
大量實車運(yùn)行中發(fā)生的預(yù)警實例證明了此模型的有效性和先進(jìn)性，使之成為當(dāng)前電池箱熱失控預(yù)警及自動滅火的核心技術(shù)。
1 提高電解液的安全性
電解液與正、負(fù)電極之間均存在很高的反應(yīng)活性，尤其在高溫下，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。通過加入功能添加劑、使用新型鋰鹽以及使用新型溶劑可以有效解決電解液的安全隱患。
根據(jù)添加劑功能的不同，主要可以分為以下幾種：安全保護(hù)添加劑、成膜添加劑、保護(hù)正極添加劑、穩(wěn)定鋰鹽添加劑、促鋰沉淀添加劑、集流體防腐添加劑、增強(qiáng)浸潤性添加劑等。
為了改善商用鋰鹽的性能，研究者們對其進(jìn)行了原子取代，得到了許多衍生物，其中采用全氟烷基取代原子得到的化合物具有閃點(diǎn)高、電導(dǎo)率近似、耐水性增強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一類很有應(yīng)用前景的鋰鹽化合物。另外，以硼原子為中心原子、與氧配體螯合得到的陰離子鋰鹽，具有很高的熱穩(wěn)定性。
對于溶劑方面，很多研究者提出了一系列新型的有機(jī)溶劑，如羧酸酯、有機(jī)醚類有機(jī)溶劑。另外，離子液體也有一類安全性高的電解液，但是相對普遍使用的碳酸酯類電解液，離子液體的粘度高個數(shù)量級，電導(dǎo)率、離子自擴(kuò)散系數(shù)較低，離實用化還有很多工作要做。
2 提高電極材料的安全性
磷酸鐵鋰以及三元復(fù)合材料被認(rèn)為是成本低廉、“安全性優(yōu)良”的正極材料，有可能在電動汽車產(chǎn)業(yè)中普及應(yīng)用。對于正極材料，提高其安全性的常見方法為包覆修飾，如用金屬氧化物對正極材料進(jìn)行表面包覆，可以阻止正極材料與電解液之間的直接接觸，抑制正極物質(zhì)發(fā)生相變，提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低晶格中陽離子的無序性，以降低副反應(yīng)產(chǎn)熱。
對于負(fù)極材料，由于其表面的往往是鋰離子電池中最容易發(fā)生熱化學(xué)分解并放熱的部分，因此提高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。通過微弱氧化、金屬和金屬氧化物沉積、聚合物或者碳包覆，可以提高負(fù)極材料熱穩(wěn)定性。
3 改善電池的安全保護(hù)設(shè)計
除了提高電池材料的安全性，商品鋰離子電池采用的許多安全保護(hù)措施，如設(shè)置電池安全閥、熱溶保險絲、串聯(lián)具有正溫度系數(shù)的部件、采用熱封閉隔膜、加載專用保護(hù)電路、專用電池管理系統(tǒng)等，也是增強(qiáng)安全性的手段。
