鋰離子充電電池電解液以及正極材料的安全性評價
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-06 20:41
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鋰電池的應(yīng)用十分廣泛，如手機、筆記本、電動汽車等已成為生活中不可或缺的產(chǎn)品。隨著其在汽車以及電力儲藏等領(lǐng)域大型化的應(yīng)用、對其高性能和安全性要求也越來越高。
鋰離子電池具有極高的能量密度，這是因為電池中封裝了更多活性材料，且電極和隔膜越來越薄、越來越輕。這些均需要電池組成材料之間的完美搭配、若設(shè)計不足或者濫用，就會出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，導(dǎo)致冒煙、起火甚至爆炸等事故。
因此對鋰電池的生產(chǎn)和使用過程中的安全性評價非常重要，下面就讓我們用日立DSC7000系列對鋰離子充電電池電解液以及正極材料進行安全性評價。
■ 樣品處理的氣氛
LIB的構(gòu)成中包含很多反應(yīng)性高的材料。實際產(chǎn)品被封裝在惰性氣氛中，因此DSC測定也必須將其密封在惰性氣體中進行。（為了避免大氣中的水分、氧氣、二氧化碳等氣氛對樣品的影響、樣品處理在手套箱中進行。）
■ 容器
樣品分解產(chǎn)生的氣體、會污染DSC傳感器、可能造成儀器功能損壞，因此需選擇密封形的容器。另外測試時容器內(nèi)部壓力增大，故需要選擇高耐壓值的SUS密封容器。
電解液·正極材料的熱特性的研究
樣品中溶劑為高介電常數(shù)溶劑碳酸乙烯酯（EC）和低粘度溶劑碳酸甲基乙基酯（EMC），電解質(zhì)為六氟磷酸鋰（LiPF6）。
在升溫過程中，該電解液先熔融再分解，在244℃開始熔融，分解放熱峰溫度278℃，同時還可以得到其分解放熱量。
■ 電解液+正極材料
實驗結(jié)果-2.png
這里顯示把電解液和正極材料混合密封在容器中的樣品的DSC測定結(jié)果。正極材料是充電狀態(tài)的錳酸鋰（LixMn2O4、X=0(充電狀態(tài))）。
183℃附近有一個放熱反應(yīng)，隨后有一個放熱峰，放熱峰峰值約為290℃，與上述的電解液相比、在低溫測得（183℃）開始放熱，這是正極材料的熱分解，釋放氧氣、使得電解液氧化分解。
從上述DSC測定中，可觀察到熱分解的起始溫度、可以評價LIB的熱穩(wěn)定性、起始溫度越高熱穩(wěn)定性越高。本資料顯示的是完全充電狀態(tài)的結(jié)果、也有充電越多，Li脫離量越多、熱穩(wěn)定性也會越降低的報告。
