怎樣預(yù)防磷酸鐵鋰電池的安全性及熱失控？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-04-10 11:16
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磷酸鐵鋰電池安全性及熱失控如何預(yù)防？
盡管磷酸鐵鋰電池安全無(wú)法根治，但卻是可控可防的，正確面對(duì)并積極探索一些新的安全性技術(shù)，將有利于促進(jìn)電池技術(shù)進(jìn)步，比如提高材料/界面熱穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)單體自激發(fā)熱保護(hù)技術(shù)，以及系統(tǒng)熱擴(kuò)展防范技術(shù)，就可以有效改善磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的安全性。
⒈表面包覆
正極的熱分解和它引起的析氧主要在于它和界面（電解液）的反應(yīng)，于是我們可以在正極活性表面包覆熱穩(wěn)定的保護(hù)層。比如在高鎳的正極表面包覆磷酸膜或者磷酸鋰以后，可以減少高鎳材料與電解液的直接接觸，從而降低副反應(yīng)的強(qiáng)度和產(chǎn)熱。常見(jiàn)的包覆材料包括磷酸鹽、氧化物、氟化物，也可以是一些聚合物。
⒉構(gòu)建濃度梯度
高鎳正極的不安全，除了本身的熱穩(wěn)定性不好以外，更重要的是鎳對(duì)電解液的氧化分解作用非常強(qiáng)，而材料本身的放熱量并不是那么大，但是加上電解液以后，它的產(chǎn)熱溫度和產(chǎn)熱量是急劇提高的，原因就是電解液的界面反應(yīng)占了很大的部分。如果我們將高鎳作為核，用一些低鎳含量的材料作為殼，讓它內(nèi)外有一個(gè)濃度梯度，這樣就有助于降低這個(gè)材料界面的反應(yīng)活性，提高磷酸鐵鋰電池安全性。
⒊提高SEI膜的穩(wěn)定性
上采用一些方式能提高SEI膜的分解溫度，提高熱穩(wěn)定性，對(duì)磷酸鐵鋰電池安全性將起到至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)在的研究表明，一些有機(jī)脂類，一些有機(jī)磷酸鹽，甚至一些含氟的鋰鹽，他們都是可以有效的來(lái)提高負(fù)極SEI膜熱穩(wěn)定性的，提高它的分解溫度。
⒋建立單體自激發(fā)熱保護(hù)
它的技術(shù)原理是利用溫度敏感材料切斷危險(xiǎn)溫度下電極上的電子傳輸或離子傳輸，甚至關(guān)閉電池反應(yīng)，從而終止產(chǎn)熱。比如PTC材料，隨著溫度的升高材料會(huì)從一個(gè)良好的導(dǎo)電態(tài)變成一個(gè)絕緣態(tài)，切斷電路。將PTC材料作為極流體的涂層或者作為電極的導(dǎo)電劑或者作為活性物質(zhì)的表面修飾層，即可有效的實(shí)現(xiàn)單體電芯的自發(fā)熱保護(hù)。與之類似的還有一種微球修飾隔膜，溫度升高時(shí)微球發(fā)生一個(gè)熔化，封閉隔膜上的孔道導(dǎo)致電池反應(yīng)關(guān)閉。
盡管磷酸鐵鋰電池安全無(wú)法根治，但卻是可控可防的，正確面對(duì)并積極探索一些新的安全性技術(shù)，將有利于促進(jìn)電池技術(shù)進(jìn)步，比如提高材料/界面熱穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)單體自激發(fā)熱保護(hù)技術(shù)，以及系統(tǒng)熱擴(kuò)展防范技術(shù)，就可以有效改善磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的安全性。
⒈表面包覆
正極的熱分解和它引起的析氧主要在于它和界面（電解液）的反應(yīng)，于是我們可以在正極活性表面包覆熱穩(wěn)定的保護(hù)層。比如在高鎳的正極表面包覆磷酸膜或者磷酸鋰以后，可以減少高鎳材料與電解液的直接接觸，從而降低副反應(yīng)的強(qiáng)度和產(chǎn)熱。常見(jiàn)的包覆材料包括磷酸鹽、氧化物、氟化物，也可以是一些聚合物。
⒉構(gòu)建濃度梯度
高鎳正極的不安全，除了本身的熱穩(wěn)定性不好以外，更重要的是鎳對(duì)電解液的氧化分解作用非常強(qiáng)，而材料本身的放熱量并不是那么大，但是加上電解液以后，它的產(chǎn)熱溫度和產(chǎn)熱量是急劇提高的，原因就是電解液的界面反應(yīng)占了很大的部分。如果我們將高鎳作為核，用一些低鎳含量的材料作為殼，讓它內(nèi)外有一個(gè)濃度梯度，這樣就有助于降低這個(gè)材料界面的反應(yīng)活性，提高磷酸鐵鋰電池安全性。
⒊提高SEI膜的穩(wěn)定性
上采用一些方式能提高SEI膜的分解溫度，提高熱穩(wěn)定性，對(duì)磷酸鐵鋰電池安全性將起到至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)在的研究表明，一些有機(jī)脂類，一些有機(jī)磷酸鹽，甚至一些含氟的鋰鹽，他們都是可以有效的來(lái)提高負(fù)極SEI膜熱穩(wěn)定性的，提高它的分解溫度。
⒋建立單體自激發(fā)熱保護(hù)
它的技術(shù)原理是利用溫度敏感材料切斷危險(xiǎn)溫度下電極上的電子傳輸或離子傳輸，甚至關(guān)閉電池反應(yīng)，從而終止產(chǎn)熱。比如PTC材料，隨著溫度的升高材料會(huì)從一個(gè)良好的導(dǎo)電態(tài)變成一個(gè)絕緣態(tài)，切斷電路。將PTC材料作為極流體的涂層或者作為電極的導(dǎo)電劑或者作為活性物質(zhì)的表面修飾層，即可有效的實(shí)現(xiàn)單體電芯的自發(fā)熱保護(hù)。與之類似的還有一種微球修飾隔膜，溫度升高時(shí)微球發(fā)生一個(gè)熔化，封閉隔膜上的孔道導(dǎo)致電池反應(yīng)關(guān)閉。
