鋰離子電池安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的？它有哪些要求？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-11 19:47
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鋰離子電池安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的？
為了確保鋰離子電池安全可靠的使用，專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)?！ ?1)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù) 采用國際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135℃時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠?！ ?2)向電液中加入添加劑 在電池過充，電池電壓高于4.2v的條件下，電液添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫?！ ?3)電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu) 電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，電池升溫時(shí)，電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣?！ ?4)各種環(huán)境濫用試驗(yàn) 進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況
隔膜在鋰電池中起著防止正、負(fù)極短路的作用，并在鋰電池充放電過程中提供鋰離子運(yùn)輸通道。簡而言之，隔膜就是一層多孔的塑料薄膜。但它直接影響了電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能。在鋰電池的部件中它是技術(shù)含量最高的，占鋰電池成本的20%～30%。而目前我國80%的鋰電池隔膜依靠進(jìn)口。 隔膜技術(shù)含量高的原因在于它的造孔工藝難度大。目前國際上隔膜的主流產(chǎn)品是經(jīng)橫向和縱向精密拉伸的單層聚丙烯(PP)納米微孔膜、單層聚乙烯(PE)納米微孔膜、PP/PE/PP三層復(fù)合納米微孔膜等類型。以雙向精密拉伸法來生產(chǎn)PE、PP隔膜，是一個(gè)多步驟、復(fù)雜而精密的加工過程，包括吹塑、流延制膜、連續(xù)精密拉伸等多個(gè)重要環(huán)節(jié)。國產(chǎn)隔膜在厚度的均勻度和孔的均勻度上與國外存在很大差距。目前國際和國內(nèi)市場基本被幾家實(shí)力強(qiáng)大的國外廠商掌控，如美國的卡爾格德(Celgard)、恩特凱(Entek)，日本的旭化成、東燃等?！ 鴥?nèi)許多企業(yè)都在嘗試突破國外技術(shù)壁壘，開發(fā)鋰電池隔膜，但難度較大。難度主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是傳統(tǒng)制備隔膜工藝的相關(guān)專利基本被美國和日本的少數(shù)企業(yè)所壟斷，我國在生產(chǎn)技術(shù)方面缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán);二是國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)隔膜的關(guān)鍵技術(shù)方面特別是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面較為欠缺，很多企業(yè)在小試時(shí)往往能夠拿出較好的樣品，但大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的一致性較差;三是我國在新工藝、新方法的研究方面與國際同步，但新的工藝往往對(duì)設(shè)備和工藝過程控制要求較高，我國的精密加工設(shè)備基礎(chǔ)比較薄弱，限制了產(chǎn)業(yè)化?！ ”M管難度大，但是國產(chǎn)隔膜已經(jīng)開始起步?，F(xiàn)在國內(nèi)一些企業(yè)在國產(chǎn)化方面已取得了一些技術(shù)突破，如深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司、佛山市金輝高科光電材料有限公司、河南新鄉(xiāng)格瑞恩新能源材料股份有限公司等，這些公司都已生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰電池隔膜，但目前大多是供應(yīng)中、低端市場，還需要膜技術(shù)的進(jìn)一步成熟。 隨著新能源汽車的逐漸推廣，到2012年，預(yù)計(jì)新能源汽車將令鋰電池隔膜的需求量翻10倍。解決了隔膜的國產(chǎn)化問題，不僅對(duì)鋰電池行業(yè)，對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展都將具有革命性的意義。
為了確保鋰離子電池安全可靠的使用，專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)?！ ?1)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù) 采用國際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135℃時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠?！ ?2)向電液中加入添加劑 在電池過充，電池電壓高于4.2v的條件下，電液添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫?！ ?3)電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu) 電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，電池升溫時(shí)，電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣?！ ?4)各種環(huán)境濫用試驗(yàn) 進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況
隔膜在鋰電池中起著防止正、負(fù)極短路的作用，并在鋰電池充放電過程中提供鋰離子運(yùn)輸通道。簡而言之，隔膜就是一層多孔的塑料薄膜。但它直接影響了電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能。在鋰電池的部件中它是技術(shù)含量最高的，占鋰電池成本的20%～30%。而目前我國80%的鋰電池隔膜依靠進(jìn)口。 隔膜技術(shù)含量高的原因在于它的造孔工藝難度大。目前國際上隔膜的主流產(chǎn)品是經(jīng)橫向和縱向精密拉伸的單層聚丙烯(PP)納米微孔膜、單層聚乙烯(PE)納米微孔膜、PP/PE/PP三層復(fù)合納米微孔膜等類型。以雙向精密拉伸法來生產(chǎn)PE、PP隔膜，是一個(gè)多步驟、復(fù)雜而精密的加工過程，包括吹塑、流延制膜、連續(xù)精密拉伸等多個(gè)重要環(huán)節(jié)。國產(chǎn)隔膜在厚度的均勻度和孔的均勻度上與國外存在很大差距。目前國際和國內(nèi)市場基本被幾家實(shí)力強(qiáng)大的國外廠商掌控，如美國的卡爾格德(Celgard)、恩特凱(Entek)，日本的旭化成、東燃等?！ 鴥?nèi)許多企業(yè)都在嘗試突破國外技術(shù)壁壘，開發(fā)鋰電池隔膜，但難度較大。難度主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是傳統(tǒng)制備隔膜工藝的相關(guān)專利基本被美國和日本的少數(shù)企業(yè)所壟斷，我國在生產(chǎn)技術(shù)方面缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán);二是國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)隔膜的關(guān)鍵技術(shù)方面特別是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面較為欠缺，很多企業(yè)在小試時(shí)往往能夠拿出較好的樣品，但大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的一致性較差;三是我國在新工藝、新方法的研究方面與國際同步，但新的工藝往往對(duì)設(shè)備和工藝過程控制要求較高，我國的精密加工設(shè)備基礎(chǔ)比較薄弱，限制了產(chǎn)業(yè)化?！ ”M管難度大，但是國產(chǎn)隔膜已經(jīng)開始起步?，F(xiàn)在國內(nèi)一些企業(yè)在國產(chǎn)化方面已取得了一些技術(shù)突破，如深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司、佛山市金輝高科光電材料有限公司、河南新鄉(xiāng)格瑞恩新能源材料股份有限公司等，這些公司都已生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰電池隔膜，但目前大多是供應(yīng)中、低端市場，還需要膜技術(shù)的進(jìn)一步成熟。 隨著新能源汽車的逐漸推廣，到2012年，預(yù)計(jì)新能源汽車將令鋰電池隔膜的需求量翻10倍。解決了隔膜的國產(chǎn)化問題，不僅對(duì)鋰電池行業(yè)，對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展都將具有革命性的意義。
