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怎样才能做好锂离子电池热失控问题?

来源:宝鄂实业    2019-07-23 15:41    点击量:
目前对于锂离子电池热失控的判断,不同的规范有不同的标准,例如GTR 20文件中认为,如果我们同时检测到锂离子电池发生下述的1和3或者同时发生2和3则意味着锂离子电池发生了热失控。
1)电池电压突然降低。
2)电池温度超过了最大允许温度。
3)电池温度速率大于1摄氏度/秒。
判断锂离子电池热失控的方法是采用EUCAR灾害等级分类标准,该分类方法认为如果锂离子电池发生了起火、爆炸等现象时才意味着锂离子电池发生热失控。但是这一标准也会将我们引入误区,让我们只关心上述的指标,而不是真正的提升锂离子电池的安全性。
因此如何避免在锂离子电池安全性研究时走入误区,就需要从本质上对锂离子电池热失控的产生和发展过程有更多的认识和了解,从而避免一叶障目。温度是研究锂离子电池热失控现象最为重要的参数,锂离子电池的温度变化是来自于锂离子电池产生,以及从外界吸收的热量与通过环境散出的热量之间的差值,一般来说我们认为锂离子电池的温度变化可以分为三个阶段:
(1)温度高于最低温度限制,但是低于正常工作温度上限,此时电池能够安全和正常的工作。
(2)温度突破电池正常工作温度上限,电池内部开始发生不正常反应,此时需要我们采取降温,减小工作电流等一些列措施避免锂离子电池发生热失控。
(3)温度继续升高,突破电池安全温度上限,电池内部开始发生大量的防热反应,此时已经无法采取任何外部措施,电池不可避免的发生热失控,电池温度持续升高,内部压力持续增大。电动汽车和能源存储用的锂离子电池,其容量远大于小型电子设备,且使用环境更为复杂。综上所述,我们可以看出其安全性能远远还没解决,已经成为目前应用的技术瓶颈。后续工作需要深入到电池在非正常运行后可能导致的热效应,探求提高锂离子电池安全性能的有效途径。目前使用含氟溶剂和阻燃添加剂是开发安全型锂离子电池的主要方向,如何兼顾电化学性能和高温安全性将是未来研究重点。例如开发集P、N、F、Cl 于一体的高性能复合阻燃剂,开发高沸点、高闪点的有机溶剂,进而制备高安全性能的电解液。复合阻燃剂,双功能添加剂也会成为今后发展趋势。对于锂离子电池电极材料,因材料的表面化学性质不一,电极材料对充放电电位的敏感程度也不一致,不可能用一种或有限的几种电极/电解液/添加剂对所有电池结构设计。因此,今后应着力研究开发针对特定电极材料的不同电池体系。同时开发构建具有高安全性的聚合物锂离子电池体系或者开发具有单一阳离子导电和快离子输运以及高度热稳定性的无机固体电解质。此外,提高离子液体性能、开发简单廉价的合成工艺也是今后研究的重要内容。
多重考虑
外部的温度对电池包内部的影响也是不能忽视的!为了减少换热器重量及成本, 换热器对材料减薄有持续的需求,然而这对于换热器的可靠性甚至换热性能都会带来新的挑战,未来也将通过材料优化解决。
德耐隆Telite®产品系列KW-PP采用独创新材料工艺帮助新能源电动汽车及传统汽车(锂电池)铅酸电池有效抵御发动机舱及户外高低温的影响,为电池提供安全合理的工作环境,从而保持电池的温度一致性,保持电池组的性能使用寿命。
 
动力电池包专用材料德耐隆Telite®的关键技术包括导热、隔热、保温,低应力缓释技术,新型阻燃技术三大技术,在协助动力电池进行热管理、降低温差、实现热平衡;撞击、跌落、爆炸瞬间完成冲击力缓释;实现在高温、过充、刺穿防爆中的阻燃隔热效果等方面将取得决定性的作用。

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