鋰電池起火的原因在于什么？如何防止鋰電池起火？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-02-27 11:29
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鋰離子電池可以為電動汽車提供數(shù)百英里的續(xù)航能力，因其儲存能量的能力而聞名，但也因其火災(zāi)隱患而聞名，電池運營商稱之為“熱失控”。當電池過熱或快速循環(huán)時，火災(zāi)發(fā)生得最頻繁。隨著越來越多的電動汽車上路，電池技術(shù)也需要發(fā)展，以減少危險和災(zāi)難性火災(zāi)的風險。
伊利諾伊大學(University of Illinois)芝加哥工程學院(Chicago College of Engineering)的研究人員發(fā)表的一項研究顯示，21世紀的奇才石墨烯在著火時可能會從鋰離子電池中吸取氧氣，從而降低著火的風險。
鋰電池由于電池的快速循環(huán)或充放電，以及電池內(nèi)積聚的高溫而著火。這導致電池內(nèi)部的陰極，在大多數(shù)情況下是含有鋰的氧化物，通常是鋰鈷氧化物，分解并釋放氧氣。而電解液在高溫下會分解釋放可燃物，如氧氣與這種可燃物結(jié)合，就會發(fā)生自燃。
“我們認為,如果我們有辦法阻止氧氣的釋放的陰極結(jié)合其他可燃材料的電池,我們將減少火災(zāi)的可能性,“Reza shahbazian-yassar說,機械和工業(yè)工程副教授芝加哥伊利諾伊大學工程學院和相應(yīng)的該論文的作者之一。
結(jié)果是基于石墨烯數(shù)據(jù)的完美解決方案，石墨烯是一種超薄的碳原子層，具有共同的特性。Shahbazian-yassar和他的同事使用石墨烯來處理鋰金屬電池電極中積累的鋰。
shahbazian-yassar和他的同事都知道，氧原子無法從石墨烯片上逃逸。此外，石墨烯還具有強度高、柔韌性好、導電性好等優(yōu)點。他們認為，通過在石墨烯中包裹鋰鈷氧化物的小顆粒，包裹在鋰電池的陰極周圍，就可以防止氧氣逸出。
首先，研究人員用化學方法改變石墨烯使其導電。接下來，他們將鋰鈷氧化物陰極電極的微小顆粒包裹在導電石墨烯中。當研究人員使用電子顯微鏡研究涂有石墨烯的鋰鈷氧化物顆粒時，他們發(fā)現(xiàn)在高溫下，與未涂有石墨烯的顆粒相比，氧的釋放量明顯減少。
接下來，研究人員將石墨烯包裹的粒子與鍵合數(shù)據(jù)結(jié)合起來，形成一個集成到鋰金屬電池中的陰極。當研究人員測量電池周期中的氧釋放時，他們發(fā)現(xiàn)即使在非常高的電壓下，也很少有氧從陰極中逸出。即使經(jīng)過200次的充放電，鋰金屬電池仍然表現(xiàn)良好。
Sharifi-asl指出:“與傳統(tǒng)的鋰金屬電池相比，石墨烯涂層電池在快速循環(huán)后僅損失約14%的容量，而在相同條件下，傳統(tǒng)的鋰金屬電池損失約45%的容量。”
“石墨烯是阻止氧氣進入電解質(zhì)的理想材料，”shahbazian-yassar說。該數(shù)據(jù)是不透氧的，導電的，靈活和強大到足以接受內(nèi)部電池條件。它只有幾納米厚，所以它不會增加電池的質(zhì)量。我們的研究表明，在陰極中使用石墨烯可以減少氧的釋放，這可能是一種顯著降低電池著火風險的方法，而電池著火是手機和汽車的動力。
