鋰電池怎么分類？鋰電池電動汽車應(yīng)該如何防爆？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-12 10:05
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鋰電池在現(xiàn)代生活中扮演的角色越來越重要，從智能手機再到電動汽車，處處可見鋰電池的身影，尤其是鋰離子電池中不含金屬態(tài)的鋰，可以實現(xiàn)充電功能，因而成為電池商用的主流，但其能量密度和安全性急需提升，那么鋰電池如何分類？鋰電池有著哪些優(yōu)勢？鋰電池電動汽車如何防爆？貓哥為你展開深入分析：
1、鋰電池如何分類？
鋰電池大致分為鋰離子電池和鋰金屬電池，其中鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis在1912年提出并研究，但由于鋰金屬化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬制作及使用對環(huán)境要求很高，如容易引發(fā)爆炸等安全事故，因而鋰金屬電池很難被商業(yè)應(yīng)用；
鋰離子電池則是到1970年才有?？松l(fā)明制作，由于鋰離子電池制作材料可多樣化、得以降低制作成本，同時經(jīng)過多年的安全測試，終于在1991由索尼公司推出首款商用鋰離子電池，由此革新了消費電子產(chǎn)品的面貌，并逐步應(yīng)用到儲能電源系統(tǒng)、郵電通訊的不間斷電源、電動工具、軍事裝備、航空航天等新興領(lǐng)域，尤其是電動汽車領(lǐng)域最為大家所熟悉。
2、鋰電池技術(shù)原理是怎樣的？
鋰電池是一種由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池，其中鋰金屬電池是使用二氧化錳為正極材料，金屬鋰或鋰合金為負(fù)極材料，使用非水電解質(zhì)溶液的電池，其放電反應(yīng)公式為Li+MnO2=LiMnO2；
鋰離子電池則是使用鋰合金基金屬氧化物為正極材料，石墨為負(fù)極材料，使用非水電解質(zhì)溶液的電池，其充電時正極反應(yīng)公式為LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)，充電時負(fù)極反應(yīng)公式為6C+XLi++Xe-=LixC6，充電電池總反應(yīng)公式為LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6；
鋰電池制作成本主要來自于正極材料、負(fù)極材料、隔膜以及電解液四個部分，其中正極材料成本達(dá)到了30%，具體如下圖所示：
3、鋰電池優(yōu)勢有哪些？
鋰電池得到廣闊的商業(yè)應(yīng)用，源自電池性能好、環(huán)境適應(yīng)性高和綠色環(huán)保等因素，其中電池性能好體現(xiàn)在高儲能密度，約為鉛酸電池的6倍，而其重量卻只為鉛酸電池的6分之一，且電池循環(huán)壽命可達(dá)6年以上；其環(huán)境適應(yīng)性高體現(xiàn)在高功率承受力、耐低溫適應(yīng)強和自放電概率低，這就極大的延展電池使用范圍和使用領(lǐng)域；其綠色環(huán)保則體現(xiàn)在鋰電池生產(chǎn)、使用報廢過程中，不含有也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有害金屬元素和物質(zhì)；
4、鋰電池電動汽車如何防爆？
鋰電池的潛在問題體現(xiàn)在制作成本高昂，高溫易爆炸以及充電使用便捷性三個方面，因此，鋰電池在電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用，必須著眼于解決這些技術(shù)難題。
首先，通過全固態(tài)鋰電池技術(shù)、不燃燒電池技術(shù)、電池防護(hù)裝置技術(shù)的研究，解決鋰電池高溫易爆的問題；其次，通過研發(fā)及應(yīng)用高能量密度電池材料，來降低電池制作成本，如硅、石墨、石墨烯基、石墨烯、復(fù)合金屬鋰電極、無鈷高電壓、鋁—石墨雙離子電池等；最后，通過鋰空氣電池和鋰氧電池的研究，解決鋰電池充電便捷性的問題；
鋰電池分為鋰金屬電池和鋰離子電池，尤其是鋰離子電池?fù)碛须姵匦阅芎?、環(huán)境適應(yīng)強和綠色環(huán)保三大特征，因而得到了廣泛的商業(yè)應(yīng)用，但是也存在制作成本高昂、高溫易爆和充電適應(yīng)便捷性三大問題，因此高能量密度電池材料的應(yīng)用、固態(tài)不燃燒電池技術(shù)以及鋰空氣電池技術(shù)研究，就成為了電動汽車電池技術(shù)變革的方向。方形LiCoO2 -石墨電池，標(biāo)稱容量為6.8Ah，在烤箱中被外部加熱。該研究包括循環(huán)老化的電芯，儲存在60℃的非循環(huán)電芯以及在室溫下儲存的非循環(huán)電芯。研究了工作和非工作（失效）電芯。
在外部加熱時，所有電池都會產(chǎn)生熱失控，釋放煙霧和氣體。對于大約一半的工作電芯，在熱失控后約15秒內(nèi)，積聚在烘箱中的氣體被點燃導(dǎo)致氣體爆炸，并伴隨著主要的煙氣釋放過程。
無論是否曾經(jīng)循環(huán)過的電芯，并沒有影響氣體爆炸的發(fā)生，它們發(fā)生在0-300個全深循環(huán)的所有循環(huán)老化水平。
使用FTIR分析氣體。無論是否有火焰出現(xiàn)，都檢測到HF氣體的存在。
另一種釋放出潛在有毒氣體的HF前體POF3，也與HF同時檢測到。另外檢測到有害氣體CO 。熱失控溫度約為190°C，并且顯示與老化過程中的循環(huán)次數(shù)有微弱的相關(guān)性，在0 至 300次循環(huán)的測試循環(huán)范圍內(nèi)，100至200次循環(huán)之間，是產(chǎn)生最少有毒氣體的老化階段。
