动力锂电池性能有哪些缺陷？动力锂电池性能的缺陷改造方法

Eamex公司是日本一家汽车配件生产商，去年年初，公司针对动力锂电池在某些性能方面的缺陷进行了改造，从而提升了锂电池快速充电性能和其他性能。

　　在去年2月份，公司开发了一款锂离子电容器，实现了100Wh/L的能量密度，比现有锂离子电容器20~40Wh/L的能量密度提高数倍。在此基础上，Eamex计划达到锂电池300Wh/L的能量密度。这款产品通过采用新材料实现了五个方面的改进：

　　1、比表面积提高：这种电容型锂电池使用金属电极夹住固体高分子膜，通过优化金属电极制造时的电镀条件使比表面积提高到公司原有相同规模产品的10倍。

　　2、与锂离子电池相同，通过锂离子穿过电解液在电极上的嵌入和脱嵌，得到或失去电量，形成电池容量。这种方式使其有向锂离子电池能量密度接近的可能，这一参数目前是100Wh/L。

　　3、与双电层电容器相比，其充电反应表现为物理吸附形式，而不是靠锂离子的氧化还原反应。这提高了电容型锂电池的快速充放电性能，充电时间只要10分钟即可。

　　4、因为改化学反应为物理反应，因而输出密度与充放电循环寿命问题得以解决。输出密度为1500W/L，与现有双电层电容器相同，但充放电寿命则达到10万次。

　　5、短路时，电极表面的固体高分子成分被破坏，可在瞬间变成绝缘状态，不会发生燃烧和爆炸，因而确保了安全性。

　在去年三月初的时候，公司又对外发布了一款“高分子玻璃电池”，该电池采用硫化物玻璃作为负极活性物质，如果用于制作锂离子电池负极，可以使电池快速充放电，因而具有优秀的充放电性能。Eamex在采用这种负极材料时是与导电性高分子膜正极材料匹配使用的，在这种环境下，负极材料表现了以下优秀性能：

　　1、材料防水防氧化效果好，锂离子在正负极间运动时，不会在穿过电解液的过程中产生锂枝晶，预防了锂枝晶穿透隔膜而出现内部短路。

　　2、负极材料与导电性高分子锂电池具有相容性，可以达到与聚合物锂电池一样的性能效果。

　　3、高倍率充放电性能稳定，在1C条件下，充放电1万次后有望保持90%以上的容量。

　　4、快速充电能力强，用于动力锂电池时，可以有效地改善在途充电状况。

　　上述两款产品都有针对锂离子电池某个方面性能的改善，更准确地说，是为了解决电动汽车用动力锂电池在高倍率充放电、快速充电以及工作过程中电量储存存在的问题而体现的针对性，算得上是两种改良型动力锂电池

从目前使用的锂离子电池主流技术来看，主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和聚合物几种类型，它们的不同材料和结构特点会对电池制备技术与使用造成影响，从而带来的安全性也有不同。

　　一、钴酸锂电池：在制备上的最大特点是，在充满电后，仍有大量的锂离子留在正极。也就是说，负极上容纳不了更多的附着在正极上的锂离子，但在过充状态下，正极上多余的锂离子仍会向负极游动，因不能完全容纳便会在负极上形成金属锂，由于这种金属锂是树枝状的晶体，因而被称为枝晶，枝晶一旦形成，就会给刺穿隔膜提供机会。隔膜刺穿将形成内部短路。由于电解液的主要成分是碳酸脂，闪电和沸点较低，这样，在温度较高的情况下就会燃烧甚至爆炸。控制锂枝晶的形成在小容量锂电池上比较容易，因此，钴酸锂电池目前仅限于便携式电子设备等小容量电池，而不能用于动力电池。

　　二、聚合物锂电池：在实际可用的理论比能量上有极大的提高，相对于钴酸锂电池，可以更好地发挥高容量作用，但从材料上来说，聚合物电池也采用钴酸锂和有机电解液，所以并未根本解决安全性问题。从使用角度来看，电池如果发生短路将产生过大电流。聚合物锂电池的电解液为胶体，不易泄漏，也就排除了漏液的可能性，但将因此发生更猛烈的燃烧，因此，自燃是聚合物锂电池的最大隐患。

　　三、锰酸锂电池：锰酸锂电池的材料具有一定的优点，它可以保证在满电状态下，正极的锂离子可以完全嵌入到负极炭孔中，而不是象钴酸锂那样会在正极有一定残留，这就从根本上避免了枝晶的产生。这是从理论上来认识。实际上，锰酸锂电池如果遭遇强大外力作用或者制备过程中偷工减料都有可能造成电池在充放电循环过程中瞬间形成锂离子快速移动。在负极来不及完全接收锂离子的情况下形成枝晶。避免这一后果要从电池出厂时的测试来保证。总之，检测合格的锰酸锂电池一般不会发生安全事故。因为，锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远远低于钴酸锂，即使外部短路(而非内部短路)，也基本能避免析出金属锂引发燃烧和爆炸。

　　四、磷酸铁锂电池：这是一种理想的动力电池，可用于电动工具和动力汽车等，磷酸铁锂的理论容量是170mAh/g，做成材料的实际可达容量为160mAh/g。在安全性上，磷酸铁锂热稳定高，电解液氧化能力低，因而安全性高;但其缺陷是电导率低，需要改性技术来提高，结果，体积过大，电解液用量多。而且，由于容量大，电池的一致性较差，目前，磷酸铁锂技术还在研究中。