怎樣預防鋰離子電池爆炸？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-01-06 13:53
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提高電池材料的熱穩(wěn)定性
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。
防止鋰離子電池爆炸的措施
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。
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。
防止鋰離子電池爆炸的措施
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。
