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鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)安(an)全性問(wen)題(ti)是個復雜(za)的(de)綜合(he)性問(wen)題(ti)。電(dian)池(chi)安(an)全性最大的(de)隱(yin)患是電(dian)池(chi)隨機發生的(de)內(nei)短路，產生現場失(shi)效，引發熱(re)失(shi)控。所以開發和使用(yong)熱(re)穩定性高的(de)材料是將來(lai)改善鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)安(an)全性能的(de)根(gen)本途徑和努力(li)的(de)方(fang)向。

提高電池材料的熱穩定性

正極材(cai)料可以通過優(you)化合(he)成條件(jian) ,改進(jin)合(he)成方(fang)法 ,合(he)成熱穩(wen)定性(xing)好(hao)的(de)材(cai)料 ;或使用復合(he)技(ji)術(shu)(如摻(chan)雜(za)技(ji)術(shu))、表(biao)面包覆技(ji)術(shu)(如涂層技(ji)術(shu))來改善正極材(cai)料的(de)熱穩(wen)定性(xing)。

負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)熱(re)穩(wen)定性與負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)種類、材(cai)料(liao)(liao)(liao)顆粒的(de)大(da)小(xiao)以及負(fu)極(ji)所形成(cheng)的(de)SEI膜的(de)穩(wen)定性有關。如(ru)將(jiang)大(da)小(xiao)顆粒按一定配(pei)比(bi)制成(cheng)負(fu)極(ji)即可達(da)到(dao)擴大(da)顆粒之間接觸面積,降低電極(ji)阻抗,增加電極(ji)容(rong)量,減小(xiao)活(huo)性金屬(shu)鋰析出可能(neng)性的(de)目的(de)。

SEI 膜形(xing)成的(de)質量(liang)直接(jie)影響鋰離子電(dian)池(chi)的(de)充放(fang)電(dian)性(xing)能與(yu)安全性(xing),將碳材料表面弱氧(yang)化,或(huo)經(jing)還原，摻雜(za)，表面改性(xing)的(de)碳材料以及使用球(qiu)形(xing)或(huo)纖維狀的(de)碳材料有助(zhu)于SEI膜質量(liang)的(de)提高。

電(dian)解液的穩定(ding)(ding)(ding)性與鋰(li)鹽、溶劑(ji)的種(zhong)類有關。采(cai)用(yong)熱穩定(ding)(ding)(ding)性好的鋰(li)鹽,電(dian)位穩定(ding)(ding)(ding)窗口寬的溶劑(ji)可以(yi)提高(gao)電(dian)池的熱穩定(ding)(ding)(ding)性。在電(dian)解液中添加一些高(gao)沸點、高(gao)閃點和不易(yi)燃的溶劑(ji)可以(yi)改善電(dian)池的安全性。

導電(dian)劑(ji)(ji)與(yu)(yu)粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)的(de)(de)種(zhong)類與(yu)(yu)數(shu)量(liang)也影響著電(dian)池的(de)(de)熱穩(wen)定(ding)性(xing)，粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)與(yu)(yu)鋰在高溫下反(fan)應(ying)產生大量(liang)的(de)(de)熱 ,不同粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)發(fa)熱量(liang)不同 , PVDF 的(de)(de)發(fa)熱量(liang)幾乎是無氟粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)的(de)(de)2倍 ,用無氟粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)代替PVDF可以提高電(dian)池的(de)(de)熱穩(wen)定(ding)性(xing)。

提高電池過充保護能力
為防止鋰離子電池過充 ,通常采用專用的充電電路來控制電池的充放電過程 ,或者在單個電池上安裝安全閥以提供更大程度的過充保護;其次也可采用正溫度系數電阻器(PTC),其作用機理為當電池因過充而升溫時,增大電池的內阻 ,從而限制過充電流 ;還可采用專用的隔膜 ,當電池發生異常引起隔膜溫度過高時 ,隔膜孔隙收縮閉塞 ,阻止鋰離子的遷移 ,防止電池的過充。

防止電池的短路
對于隔膜而言而言,孔率為40%左右,且分布均勻，孔徑為10nm的隔膜能阻止正負極小顆粒運動,從而提高鋰離子電池的安全性; 隔膜的絕緣電壓與其防止正負極的接觸有著直接的關系 ,隔膜的絕緣電壓依賴于隔膜的材質、結構以及電池的裝配條件。

采用熱閉合溫度和熔融溫度差值比較大的復合隔膜 (如PP/PE/PP)可防止電池熱失控。將隔膜表面涂覆陶瓷層提高隔膜耐溫性。利用低熔點的PE(125℃) 在溫度較低的條件下起到閉孔作用, PP(155℃) 又能保持隔膜的形狀和機械強度 ,防止正負極接觸 ,保證電池的安全性。

大家都知道以石墨負極替代金屬鋰負極,從而使充放電過程中鋰在負極表面的沉積和溶解變為鋰在碳顆粒中的嵌入和脫出,防止了鋰枝晶的形成。但這并不代表鋰離子電池的安全性已經解決,在鋰離子電池充電過程 ,如果正極容量過多,就會出現金屬鋰在負極表面沉積,負極容量過多,電池容量損失較嚴重。

涂布厚度及其均一性也影響鋰離子在活性物質中的嵌入和脫出。例如負極面密度較厚不均一, 因此充電過程中各處極化大小不同, 就有可能發生金屬鋰在負極表面局部沉積。

此外,使用條件不當也會引起電池的短路,低溫條件下,由于鋰離子的沉積速度大于嵌入速度,從而導致金屬鋰沉積在電極表面引起短路。因此,控制好正負極材料的比例,增強涂布的均勻性等是防止鋰枝晶形成的關鍵。

此外,粘結劑的晶化、銅枝晶的形成也會造成電池內部短路。在涂布工藝中,通過涂布烘烤加熱將漿料中溶劑全部除去,若加熱溫度過高,則粘結劑也有可能發生晶化,會使活性物質剝落,使電池內部短路。

在過放條件下,當電池(chi)過放至1-2V時,作為負(fu)極(ji)(ji)集電體(ti)的(de)銅箔將開始(shi)溶(rong)解,并于(yu)正(zheng)極(ji)(ji)上析(xi)出(chu),小于(yu)1V時正(zheng)極(ji)(ji)表(biao)面則開始(shi)出(chu)現(xian)銅枝晶,使(shi)鋰離子電池(chi)內部(bu)短(duan)路。

以上就是防止鋰電池爆炸的措施，普(pu)納斯能源優勢產品：高溫鋰電(dian)(dian)池、低溫鋰電(dian)(dian)池、、，并(bing)廣泛應用(yong)在戶外(wai)照(zhao)明、醫療設備、儀器儀表等產(chan)品(pin)；公(gong)司配(pei)有充(chong)放(fang)電設計、產(chan)品(pin)選型等鋰電技術服務，歡迎您的咨詢！