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磷酸鐵鋰離子電池安全性與熱失控該如何預(yù)防

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2021年02月19日  

盡管磷酸鐵鋰離子電池安全無法根治,但卻是可控可防的,正確面對(duì)并積極探索一些新的安全性技術(shù),將有利于促進(jìn)電池技術(shù)進(jìn)步,比如提高材料/界面熱穩(wěn)定性,開發(fā)單體自激發(fā)熱保護(hù)技術(shù),以及系統(tǒng)熱擴(kuò)展防范技術(shù),就可以有效改善磷酸鐵鋰離子電池系統(tǒng)的安全性。


⒈表面包覆


正極的熱分解和它引起的析氧重要在于它和界面(電解液)的反應(yīng),于是我們可以在正極活性表面包覆熱穩(wěn)定的保護(hù)層。比如在高鎳的正極表面包覆磷酸膜或者磷酸鋰以后,可以減少高鎳材料與電解液的直接接觸,從而降低副反應(yīng)的強(qiáng)度和產(chǎn)熱。常見的包覆材料包括磷酸鹽、氧化物、氟化物,也可以是一些聚合物。


⒉構(gòu)建濃度梯度


高鎳正極的不安全,除了本身的熱穩(wěn)定性不好以外,更重要的是鎳對(duì)電解液的氧化分解用途非常強(qiáng),而材料本身的放熱量并不是那么大,但是加上電解液以后,它的產(chǎn)熱溫度和產(chǎn)熱量是急劇提高的,原因就是電解液的界面反應(yīng)占了很大的部分。假如我們將高鎳作為核,用一些低鎳含量的材料作為殼,讓它內(nèi)外有一個(gè)濃度梯度,這樣就有助于降低這個(gè)材料界面的反應(yīng)活性,提高磷酸鐵鋰離子電池安全性。


⒊提高SEI膜的穩(wěn)定性


上采用一些方式能提高SEI膜的分解溫度,提高熱穩(wěn)定性,對(duì)磷酸鐵鋰離子電池安全性將起到至關(guān)重要的用途。現(xiàn)在的研究表明,一些有機(jī)脂類,一些有機(jī)磷酸鹽,甚至一些含氟的鋰鹽,他們都是可以有效的來提高負(fù)極SEI膜熱穩(wěn)定性的,提高它的分解溫度。


⒋建立單體自激發(fā)熱保護(hù)


它的技術(shù)原理是利用溫度敏感材料切斷危險(xiǎn)溫度下電極上的電子傳輸或離子傳輸,甚至關(guān)閉電池反應(yīng),從而終止產(chǎn)熱。比如PTC材料,隨著溫度的升高材料會(huì)從一個(gè)良好的導(dǎo)電態(tài)變成一個(gè)絕緣態(tài),切斷電路。將PTC材料作為極流體的涂層或者作為電極的導(dǎo)電劑或者作為活性物質(zhì)的表面修飾層,即可有效的實(shí)現(xiàn)單體電芯的自發(fā)熱保護(hù)。


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