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如何提升锂离子电池的安全性?

新能源汽车的的优势就在于相较于以汽油为燃料的车更加低碳环保。它采用的是非常规的车用燃料作为动力来源,如锂电池、氢燃料等。锂离子电池的应用领域也非常广泛,除了新能源汽车之外,手机、笔记本电脑、平板电脑、移动电源、电动自行车、电动工具等等。

但锂离子电池的安全问题不可小视。多次事故显示,当人们充电不当、或者环境温度过高等情况下,极容易引发锂离子电池自燃、爆炸,这也成为锂离子电池发展过程中最大的痛点。

虽然锂电池本身的属性决定了其"易燃易爆炸"的宿命,但并不是完全无法降低风险和安全性的。随着电池技术的不断进步,无论手机企业亦或是新能源汽车公司,通过合理的电池管理系统以及热管理系统,电池就能够保证安全,也不会发生爆炸或者自燃现象。

1、提高电解液的安全性

电解液与正、负电极之间均存在很高的反应活性,尤其在高温下,为了提高电池的安全性,提高电解液的安全性是比较有效的方法之一。通过加入功能添加剂、使用新型锂盐以及使用新型溶剂可以有效解决电解液的安全隐患。

根据添加剂功能的不同,主要可以分为以下几种:安全保护添加剂、成膜添加剂、保护正极添加剂、稳定锂盐添加剂、促锂沉淀添加剂、集流体防腐添加剂、增强浸润性添加剂等。

2、提高电极材料的安全性

磷酸铁锂以及三元复合材料被认为是成本低廉、“安全性优良”的正极材料,有可能在电动汽车产业中普及应用。对于正极材料,提高其安全性的常见方法为包覆修饰,如用金属氧化物对正极材料进行表面包覆,可以阻止正极材料与电解液之间的直接接触,抑制正极物质发生相变,提高其结构稳定性,降低晶格中阳离子的无序性,以降低副反应产热。

对于负极材料,由于其表面的往往是锂离子电池中最容易发生热化学分解并放热的部分,因此提高SEI膜的热稳定性是提高负极材料安全性的关键方法。通过微弱氧化、金属和金属氧化物沉积、聚合物或者碳包覆,可以提高负极材料热稳定性。

3、改善电池的安全保护设计

除了提高电池材料的安全性,商品锂离子电池采用的许多安全保护措施,如设置电池安全阀、热溶保险丝、串联具有正温度系数的部件、采用热封闭隔膜、加载专用保护电路、专用电池管理系统等,也是增强安全性的手段。

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