要怎么样高锂离子电池组的安全性？
来源：宝鄂实业
2022-04-01 18:25
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前引发锂离子电池热失控的因素多种多样，总结起来主要有过热、过充、内短路、碰撞等引起的发热失控。要怎么样提高锂离子电池组的安全性，把热失控的风险降至最低成为人们研究的重中之重。对于单电池来说，其安全性除了与正极材料相关外，还与负极、隔膜、电解液、粘结剂等其他电池包成部分有着很大关系。下面讲述研究者们是要怎么样在电池材料上降低电池热失控风险，提高锂离子电池组安全性。
一、正极材料
出于安全性考虑，正极材料需要与电解液的相容性和稳定性好。在过充的情况下，正极的分析反应及其与电解液的反应放出大量热量，造成爆炸。钴酸锂、镍酸锂的热稳定都比较差，镍钴锰酸锂三元材料由于其比容量高、具有较高的比能量密度，成为当下正极材料的理想之选。
在自组装和抽滤的过程中，磷酸铁锂纳米颗粒平均得分散在高导电性且多孔的羟基磷灰石超长纳米线/科琴黑纳米颗粒/碳纤维基底中，从而形成自支撑、具有神奇复合多孔结构的磷酸铁锂耐高温正极材料，其具有优异的热稳定性和耐火性，即使在1000℃的高温下也能保持其电化学活性和结构完整性。
二、负极材料
负极材料的热稳定性与负极材料的种类、材料颗粒的大小以及负极所形成的SEI膜的稳定性有关。如将大小颗粒按一定配比制成负极即可达到张大颗粒之间接触面积,降低电极阻抗,增加电极容量,减小活性金属锂析出可能性的目的。
SEI膜形成的质量笔直影响锂离子电池组的充放电性能与安全性,将碳材料表面弱氧化,或经还原、掺杂、表面改性的碳材料以及使用球形或纤维状的碳材料有助于SEI膜质量的提高。处理碳负极材料安全性的办法主要有降低负极材料的比表面积、提高SEI膜的热稳定性。
三、隔膜
锂电人士最近成功的研发出一种新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温锂离子电池隔膜，该电池隔膜除了具有柔韧性高、力学强度好、孔隙率高、电解液润湿和吸附性能优良的特点外，更紧要的是热稳定性高、耐高温、阻燃耐火，在700℃的高温下仍可保持其结构完整性。
采用羟基磷灰石超长纳米线基耐高温电池隔膜组装的电池在150℃高温环境中能够保持正常工作状态，并点亮小灯泡，而采用PP隔膜组装成的电池在150℃高温下很快发生短路，可以有效提高锂离子电池组的工作温度和安全性。
四、电解液
锂离子电池组电解液基本上是有机碳酸酯类物质，是一类易燃物。常用电解质盐六氟磷酸锂（LiPF6）存在热分析放热反应。因此提高电解液的安全性对动力锂电池的安全性控制至关紧要。采用高浓度NaN(SO2F)2或者LiN(SO2F)2作为锂盐，添加常见的阻燃剂磷酸三甲酯TMP，制备的电解液能够显著提高锂离子电池的热稳定性，而且阻燃剂的添加并没有对锂离子电池组的循环性能萌生影响。
针对动力电池在使用中可能面临冲击的情况，很多人试图在根源上避免外力导致的锂离子电池内短路发生，设计了一种具有剪切增稠特性的电解液，该电解液利用非牛顿流体的特性，在正常状态下，电解液呈现液体状态，在遭遇猛然的冲击后则会呈现固体状态，变得异常坚固，甚至能够达到防弹的效果，从而从根源上避免了在动力锂离子电池组发生碰撞时电池内短路导致热失控的风险。
五、导电剂与粘结剂
导电剂与粘结剂的种类与数量也影响着电池的热稳定性，粘结剂与锂在高温下反应萌生大量的热，不同粘结剂发热量不同,PVDF的发热量几乎是无氟粘结剂的2倍,用无氟粘结剂代替PVDF可以提高电池的热稳定性。锂电池热失控严重威胁着使用者的生命还财产安全，提高锂电池的安全性、避免热失控的发生不仅需要从电池材料上做出改变，还需要结合电池配方设计、结构设计和锂离子电池包的热管理设计上多管齐下，共同提高锂离子电池组热稳定性，减少热失控发生的可能性。
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