鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩(wěn)定性究竟有多難?

來源：存能電氣  日期：2020-04-22 09:40  瀏覽量：次

鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩(wěn)定性究竟有多難?經(jīng)過近些年的發(fā)展，目前純電動(dòng)汽車所搭載的鋰電池依然穩(wěn)定性較低，受溫度影響比較明顯，在一定程度上制約了消費(fèi)者的用車。那么鋰離子電池進(jìn)步到底有多難呢？還有哪些突破的空間呢？本文存能電氣鋰電池廠家就和大家聊聊。

鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩(wěn)定性究竟有多難?

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，諸如新能源汽車等也正面臨著因鋰離子電池穩(wěn)定性不足和制造成本過高、環(huán)境污染等諸多問題。鋰是當(dāng)前最為活躍的金屬元素，只要暴露在空氣中就會(huì)與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化和氧化還原反應(yīng)，也因此一旦鋰離子電池質(zhì)量不過關(guān)，不僅會(huì)自燃，還會(huì)因發(fā)熱后的熱量積累，發(fā)生爆炸。

簡而言之，不論是在充放電過程中，還是靜止?fàn)顟B(tài)下，鋰離子電池都可能因內(nèi)部溫度升高，單體電池之間的溫度不均勻等原因，引發(fā)自燃或爆炸事件，非常不穩(wěn)定。多年來為解決這一問題，研發(fā)人員先后嘗試了多種手段，例如內(nèi)置阻燃劑的設(shè)計(jì)，以便鋰電池電解質(zhì)能夠具有更好的抗沖擊破壞的能力；或者采用不會(huì)起火的水基電解質(zhì)，以避免由于水的穩(wěn)定性問題導(dǎo)致電壓和能量密度偏低等。

對(duì)于目前的新能源汽車來說，主要是用的是三元鋰電池，部分車型使用的是磷酸鐵鋰電池，而這兩種電池均屬于液態(tài)鋰離子電池。不過對(duì)于這種電池來說，雖然相比之前的鎳電池能量密度更高，但是依然存在發(fā)熱現(xiàn)象。以純電動(dòng)汽車為例，采用快速充電樁進(jìn)行長時(shí)間充電，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)加劇，就會(huì)導(dǎo)致熱量上升，嚴(yán)重的話會(huì)發(fā)生熱失控現(xiàn)象。

鋰電池進(jìn)步困難的原因，除了發(fā)熱現(xiàn)象之外，還有就是材料方面。鋰作為電極目前最為合適，而這就導(dǎo)致了只能去優(yōu)化另一極的材料和改善電解液、隔膜。比如說，可以降低隔膜的電阻，增加導(dǎo)電性，擴(kuò)大鋰離子透過率，從這一方面提升整體的能量密度和穩(wěn)定性。但是這種方式操作空間較小，每年的進(jìn)步幅度也比較有限。

鋰離子電池的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要由電池內(nèi)部各部分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)熱量多少?zèng)Q定。鋰離子電池的火災(zāi)危險(xiǎn)性歸根結(jié)底取決于電池材料的熱穩(wěn)定性，而電池材料的熱穩(wěn)定性又取決于其內(nèi)部各部分之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。目前，人們主要借助于差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析儀(TGA)、絕熱加速量熱儀(ARC)等來研究電池相關(guān)材料的熱穩(wěn)定性。

如何提升鋰離子電池穩(wěn)定性?

通過對(duì)現(xiàn)有正極材料進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合，可以進(jìn)一步提升鋰離子電池的穩(wěn)定性。表面修飾和電子結(jié)構(gòu)的調(diào)整，比如說在表面包覆一層二氧化錳，可以抑制揚(yáng)的擴(kuò)散，不僅能夠改善它容量的穩(wěn)定性，也能夠很好的提升它的倍率性能。

提高鋰離子電池材料表面氧的熱穩(wěn)定性，能夠有效的抑制富鋰猛基材料衰退提高材料的穩(wěn)定性。目前，引起人們重視的鋰鹽有LiFSI雙（氟磺酸）亞胺鋰］和硼基鋰鹽。其中，雙草酸硼酸鋰（LiBOB）的熱穩(wěn)定性較高，分解溫度為302℃，可在負(fù)極形成穩(wěn)定的SEI膜。LiBOB作為鋰鹽和添加劑可以改進(jìn)電池的熱穩(wěn)定性。

鋰電池正極材料可以通過優(yōu)化合成條件,改進(jìn)合成方法,合成熱穩(wěn)定性好的材料;或使用復(fù)合技術(shù)(如摻雜技術(shù))、表面包覆技術(shù)(如涂層技術(shù))來改善正極材料的熱穩(wěn)定性。

總結(jié)：如何在現(xiàn)有鋰離子電池可用電極材料體系的前提下，提高鋰離子電池性能特別是其循環(huán)穩(wěn)定性是目前全世界研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。預(yù)測和評(píng)估鋰離子電池的可靠性，從而控制其熱安全問題是非常有意義的。