鉅大LARGE | 點擊量：821次 | 2021年03月23日
怎么樣保障鋰離子電池的安全性？
1、使用安全型鋰離子電池電解質
目前鋰離子電池電解液使用碳酸酯作為溶劑，其中線型碳酸酯能夠提高電池的充放電容量和循環(huán)壽命，但是它們的閃點較低，在較低的溫度下即會閃燃，而氟代溶劑通常具有較高的閃點甚至無閃點，因此使用氟代溶劑有利于抑制電解液的燃燒。目前研究的氟代溶劑包括氟代酯和氟代醚。
阻燃電解液是一種功能電解液，這類電解液的阻燃功能通常是通過在常規(guī)電解液中加入阻燃添加劑獲得的。阻燃電解液是目前解決鋰離子電池安全性最經(jīng)濟有效的措施，所以尤其受到產(chǎn)業(yè)界的重視。
使用固體電解質，代替有機液態(tài)電解質，能夠有效提高鋰離子電池的安全性。固體電解質包括聚合物固體電解質和無機固體電解質。聚合物電解質，尤其是凝膠型聚合物電解質的研究取得很大的進展，目前已經(jīng)成功用于商品化鋰離子電池中，但是凝膠型聚合物電解質其實是干態(tài)聚合物電解質和液態(tài)電解質妥協(xié)的結果，它對電池安全性的改善非常有限。干態(tài)聚合物電解質由于不像凝膠型聚合物電解質那樣包含液態(tài)易燃的有機增塑劑，所以它在漏液、蒸氣壓和燃燒等方面具有更好的安全性。目前的干態(tài)聚合物電解質尚不能滿足聚合物鋰離子電池的應用要求，仍要進一步的研究才有望在聚合物鋰離子電池上得到廣泛應用。相關于聚合物電解質，無機固體電解質具有更好的安全性，不揮發(fā)，不燃燒，更加不會存在漏液問題。此外，無機固體電解質機械強度高，耐熱溫度明顯高于液體電解質和有機聚合物，使電池的工作溫度范圍擴大;將無機材料制成薄膜，更易于實現(xiàn)鋰離子電池小型化，并且這類電池具有超長的儲存壽命，能大大拓寬現(xiàn)有鋰離子電池的應用領域。
2、提高電極材料熱穩(wěn)定性
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰離子電池的安全問題是不安全電解質直接導致的，但從根源上來說，是因為電池本身的穩(wěn)定性不高，熱失控的出現(xiàn)導致的。而熱失控的發(fā)生除了電解質的熱穩(wěn)定性原因，電極材料的熱穩(wěn)定性也是最重要的原因之一，所以提高電極材料的熱穩(wěn)定性也是提高電池安全性的重要環(huán)節(jié)，但是這里所說的電極材料熱穩(wěn)定性不但包括其自身的熱穩(wěn)定性，也要包括其與電解質材料相互用途的熱穩(wěn)定性。
通常負極材料熱穩(wěn)定性是有其材料結構和充電負極的活性決定的。關于碳材料，球形碳材料，如中間相碳微球(MCMB)相關于鱗片狀石墨，具有較低的比表面積，較高的充放電平臺，所以其充電態(tài)活性較小，熱穩(wěn)定性相對較好，安全性高。而尖晶石結構的Li4Ti5O12,相關于層狀石墨的結構穩(wěn)定性更好，其充放電平臺也高得多，因此熱穩(wěn)定性更好，安全性更高。因此，目前對安全性要求更高的動力鋰電池中通常使用MCMB或Li4Ti5O12代替普通石墨作為負極。通常負極材料的熱穩(wěn)定性除了材料本身之外，關于同種材料，特別是石墨來說，負極與電解液界面的固體電解質界面膜(SEI)的熱穩(wěn)定性更受關注，而這也通常被認為是熱失控發(fā)生的第一步。提高SEI膜的熱穩(wěn)定性途徑重要有兩種：一是負極材料的表面包覆，如在石墨表面包覆無定形炭或金屬層;另一種是在電解液中添加成膜添加劑，在電池活化過程中，它們在電極材料表面形成穩(wěn)定性較高的SEI膜，有利于獲得更好的熱穩(wěn)定性。
