怎么解決大容量磷酸鐵鋰電池組安全性問題？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-22 10:51
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鋰電池組需要從根本的原理技術(shù)上解決安全性問題。以往大家大多是從工藝上考慮提高電池的安全性，比如設(shè)計(jì)安全閥、避免短路、控制制造過程等，但這些工作只能說是盡量地減少安全事故，不可能完全避免事故?？梢酝ㄟ^優(yōu)化磷酸鐵鋰電池的構(gòu)造及設(shè)計(jì)提升安全性。如選用熱穩(wěn)定性高的正極材料、耐燃電解液、鋰不析出的負(fù)極材料及高性能隔膜等。
選擇安全的正極材料，目前的正極有鈷酸鋰和錳酸鋰兩種量產(chǎn)的材料產(chǎn)品。鈷酸鋰在小電芯方面是很成熟的體系，由于鈷酸鋰在分子結(jié)構(gòu)方面（LiCo）的特點(diǎn)：充滿電后，仍舊有大量的鋰離子留在正極，當(dāng)過充時(shí)，殘留在正極的鋰離子將會(huì)涌向負(fù)極，在負(fù)極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過充時(shí)必然的結(jié)果，甚至在正常充放電過程中，也有可能會(huì)有多余的鋰離子游離到負(fù)極形成枝晶。
選擇錳酸鋰材料，在分子結(jié)構(gòu)方面保證了在滿電狀態(tài)，正極的鋰離子已經(jīng)完全嵌入到負(fù)極炭孔中，從根本上避免了枝晶的產(chǎn)生。同時(shí)錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，使其氧化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，分解溫度超過鈷酸鋰100度，即使由于外力發(fā)生內(nèi)部短路（針刺），外部短路，過充電時(shí)，也完全能夠避免了由于析出金屬鋰引發(fā)燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。
選擇熱關(guān)閉性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔離鋰電池組正負(fù)極的同時(shí)，允許鋰離子的通過。當(dāng)溫度升高時(shí)，在隔膜熔化前進(jìn)行關(guān)閉，從而使內(nèi)阻上升至2000歐姆，讓內(nèi)部反應(yīng)停止下來。
防爆閥：當(dāng)內(nèi)部壓力或溫度達(dá)到預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，防爆閥將打開，開始進(jìn)行卸壓，以防止內(nèi)部氣體積累過多，發(fā)生形變，最終導(dǎo)致殼體爆裂。
通常保護(hù)電路需起到防止過充電，過放電，超大電流的作用。主要原理是通過測量每一只電芯的電壓和總電流，控制開關(guān)電路進(jìn)行整個(gè)回路的關(guān)斷，在電路的設(shè)計(jì)上并沒有過高的難度。但保護(hù)電路的設(shè)計(jì)是否合理，可靠性是否足夠高，是考驗(yàn)生產(chǎn)廠商的能力。
總之，隨著材料技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)磷酸鐵鋰電池組的設(shè)計(jì)、制造、檢測和使用諸方面要求的認(rèn)識(shí)不斷加深，未來的鋰離子電池會(huì)變得更安全。目前的鋰電池組安全測試和評(píng)估是在各種濫用條件下對(duì)成品電池進(jìn)行各種安全測試，并在這些條件下測試磷酸鐵鋰材料和磷酸鐵鋰電池的優(yōu)異安全性能。
