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锂离子动力电池的安全性及解决方法

导读: 在新能源汽车发展过程中,除价格高、续驶里程短和充换电基础设施不足外,动力安全性是消费者和专业人士关注的重点。这个问题也影响到了动力电池比能量的提升。

锂离子动力电池的安全性及解决方法

  在新能源汽车发展过程中,除价格高、续驶里程短和充换电基础设施不足外,动力安全性是消费者和专业人士关注的重点。这个问题也影响到了动力电池比能量的提升。

  “发展防短路、防过充、防热失控、防燃烧及不燃性电解液是应对动力电池安全性的关键。”武汉大学艾新平教授在上海举行的第14届中国国际工业博览会新能源汽车产业发展高峰论坛上强调。

  锂离子动力电池不安全行为的发生机制

  艾新平分析指出,锂离子动力电池除了正常的充放电反应外,还存在很多潜在的放热副反应。当电池温度或充电电压过高时,很容易引发这些放热副反应。

  主要的过热副反应包括:1.SEI膜在温度高于130℃时分解,使电解液在裸露的高活性碳负极表面大量还原分解放热,导致电池温度升高。这是引发电池热失控的根本原因。

  2.充电态正极的热分解放热,及进一步由活性氧引发的电解液分解,加剧了电池内部的热量积累,促进了热失控。

  3.电解质的热分解导致电解液分解放热,加快了电池温升。

  4.粘结剂与高活性负极的反应。LixC6与PVDF反应的起始温度约为240℃,峰值290℃,反应热为1500J/g。

  主要的过充副反应为,有机电解液氧化分解,产生有机小分子气体,导致电池内压增大,温度升高。

  当放热副反应的产热速率高于动力电池的散热速率时,电池内压及温度急剧上升,进入无法控制的自加温状态,即热失控,导致电池燃烧。电池越厚,容量越大,散热越慢,产热量越大,越容易引发安全问题。

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