如何防止鋰電池爆炸？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-13 15:10
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目前，業(yè)界普遍認為鋰電池的燃燒和高度易燃的有機電解液相關(guān)。這種易燃性電解液包含的安全隱患，是阻礙鋰電池進一步發(fā)展和應(yīng)用的主要瓶頸。
鋰電池又是怎樣發(fā)生燃燒的呢？例如，當鋰電池發(fā)生內(nèi)部或者外部短路后，其內(nèi)部會在短時間內(nèi)，釋放出大量熱量，溫度極劇升高，導(dǎo)致熱量失控。然后，這種易燃性的電解液會被點燃，最終導(dǎo)致電池起火或者爆炸。
方案
目前，針對電解液易燃的問題，我在之前的文章中也曾介紹過一些解決方案例如使用固態(tài)電解質(zhì)，開發(fā)固態(tài)鋰電池，但是其成本較高。此外，還有就是使用新的能量供給方式，例如利用人體動能給電子設(shè)備提供能量，目前這個方案還處于實驗室階段。
另外一個很直接的方案就是在現(xiàn)有的電解液中增加阻燃劑。但是，為了完成阻燃性，就需要在電解液中添加大量的阻燃劑，這樣會相應(yīng)地降低電解液的離子導(dǎo)電性，顯著影響鋰電池的電化學(xué)性能和能量密度。
創(chuàng)新
最近，美國斯坦福大學(xué)的研究人員，制造了一種新型“智能”靜電紡絲分離器，它具有熱量觸發(fā)機制，內(nèi)部含有阻燃劑，可用于防止鋰離子電池燃燒。
在這種結(jié)構(gòu)中，阻燃劑包裝在聚合物保護殼的內(nèi)部，以防阻燃劑直接溶解到電解液中，從而給電池性能造成負面影響。當鋰電池內(nèi)部的熱量過高時，聚合物保護殼會因為高溫而發(fā)生溶解，釋放出阻燃劑，從而有效抑制高度易燃的電解液發(fā)生燃燒。
(A) 這個獨立的分離器由超細纖維組成，具有“核殼”結(jié)構(gòu)，阻燃劑位于核心，聚合物是殼。阻燃劑的包裝在聚合物保護殼的內(nèi)部，以防直接溶解于電解液中給電池電化學(xué)性能帶來副作用。
(B) 當熱量過高后觸發(fā)，聚合物保護殼發(fā)生溶解，然后包裝在內(nèi)部的阻燃劑釋放到電解液中，有效的阻止了電解液的點火和燃燒。
另外，科學(xué)家在論文中還提及了該超細纖維分離器的材料的制造和顯微鏡下的示意圖：
阻燃劑使用了一種廉價、功能強大的、普遍使用的材料“磷酸三苯酯”。在電池正常運行期間，阻燃劑會很好地包含在聚合物保護殼的內(nèi)部，當分離器的溫度高于一定溫度時，聚合物外殼發(fā)生溶解。在實驗中，阻燃劑完全撲滅電解液火災(zāi)只需0.4秒，如下圖所示鋰電池0.3秒時著火，0.7秒時火被撲滅。
研究人員表明，未來的研究包括進一步進行這種分離器的相關(guān)測試，例如針對電氣破壞現(xiàn)象：例如過度充電或者過度放電的測試；或者物理破壞現(xiàn)象例如：穿刺測試或者擠壓測試。
