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电池专题

高安全性储能电池技术的需要,电池材料是关键、

来源:宝鄂实业    2019-09-27 10:15    点击量:
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         如何解决锂电池所面临的安全隐患引起了学术界和工业界的广泛关注。

重点内容导读


1.安全问题原因剖析


锂离子电池多次发生燃烧安全事故,从外部原因分析,过充、过放、电池短路、热冲击、针刺等会导致锂离子电池安全问题。从内部原因分析,造成液态锂离子电池安全问题的主要有如下几点:


① 负极析锂。


② 正极材料释氧及结构破坏。


③ 电解液分解和反应。


④ 隔膜均匀性差及收缩破裂。


⑤ 高温失效。


因此,满足高能量密度、高安全性储能电池技术的需要,开发理论上不易燃烧的固体电解质,进而发展出去替代传统易燃、易爆的有机电解液的固态锂电池,十分必要和迫切。


2、固态锂电池关键材料及性能测试


2.1 固体电解质


无机固体氧化物电解质相比较液体电解质具有十分优异的安全性,其在火烧、水洗及外力挤压条件下均能保持良好的稳定性和强度,不起火,不燃烧,如图1所示。


1 无机固体氧化物电解质火烧(a)、水洗(b)和外力挤压(c)安全性测试


研制的氧化物柔性电解质膜,与传统PE隔膜、涂覆陶瓷PE隔膜及PET无纺布基膜相比,具有明显的抗热收缩性能和耐高温性。


2 无机固体氧化物柔性电解质膜与传统隔膜不同高温下(a)MD方向和(b)TD方向收缩性对比曲线


3 无机固体氧化物柔性电解质膜180℃高温收缩性对比测试


(a)湿法PE隔膜(b)湿法PE陶瓷涂覆膜(c)氧化物柔性电解质膜(d)PET无纺布基膜


中科院宁波材料所前期对硫化物电解质通过Zn,O双掺杂的工艺手段,可以显著提供其空气中稳定性,如图4(a)所示,且高温安全性好,电解质LGPS材料经过600 oC高温,仍具备电解质原来的晶体结构,4(b)。


4 硫化物电解质(a)空气中稳定性测试和(b)耐高温安全性测试