充電機充電鋰電池安全性使用原則詳解
2017-8-23 10:38:15??????點擊：
充電機充電鋰離子電池由于具有高能量密度、高功率密度和長運用壽數(shù)的特色，被廣泛運用。跟著世界各國企業(yè)加快布局鋰電職業(yè)，充電機充電鋰電池的安全性越來越遭到大家的重視。我覺得，現(xiàn)在電動汽車在市場上的占有率并不高的原因一是對電動車的安全性存在顧忌，二是對電動車的續(xù)航路程存在質(zhì)疑。
續(xù)航路程涉及到的是充電機充電鋰電池的循環(huán)壽數(shù)、電化學(xué)功能，而電動車的安全性涉及到的則是生命。在日常新聞中，常?？吹诫妱榆囍?、充電機充電鋰電池廠房爆破、手機著火爆破等等事情，無不觸目驚心。在看到由充電機充電鋰電池引起的安全事故的一起，我們需求反思究竟什么因素和環(huán)節(jié)影響了充電機充電鋰電池的安全性？首要因素和環(huán)節(jié)有充電機充電蓄電池資料、電芯制作進程、BMS、安全規(guī)劃以及充電機充電蓄電池的運用工況。
一、充電機充電蓄電池資料
充電機充電鋰電池的首要資料有正負極活物質(zhì)、電解液、隔閡四種資料，影響資料的安全性的因素首要是其本征軌跡能量、晶體結(jié)構(gòu)和資料的性狀。
1.正極資料
正極活性資料在充電機充電蓄電池中的首要作用是貢獻比容量和比能量，其本征電極電勢對安全性有必定的影響。在多種體系中，磷酸鐵鋰算是比較安全的充電機充電蓄電池資料，而三元正極資料雖然在能量密度上體現(xiàn)優(yōu)異，可是安全性上仍存在問題。
經(jīng)過正極資料的熱行為進行研討，發(fā)現(xiàn)本征電極電勢和晶體結(jié)構(gòu)是影響其安全性的首要因素。例如正極資料的電位μC和電解液的最高分子占有軌跡HOMO是否完美匹配直接影響了電解液的穩(wěn)定性；
經(jīng)過對資料品種進行挑選和元素摻雜，挑選電位和電解液電化學(xué)窗口匹配的、開始反響溫度較高的、反響放熱較少的資料能夠從正極活性資料的角度進步電芯的安全功能。
2.負極資料
負極活性資料對安全功能的影響首要來自于其本征軌跡能量和電解質(zhì)LUMO 的裝備聯(lián)系。在快充的進程中，鋰離子經(jīng)過SEI（固態(tài)電解質(zhì)界面）膜的速度可能比鋰在負極的沉積速度慢，鋰的枝晶會跟著充放電循環(huán)而不斷成長，可能導(dǎo)致內(nèi)短路而點燃可燃性的電解質(zhì)發(fā)生熱失控，這一特性約束了負極在快充進程中的安全性。
除了鋰枝晶的成長，負極資料和電解液的反響也是影響安全功能的重要因素。在100 ℃鄰近，能夠觀察到嵌鋰石墨和電解液的放熱峰，這也被認為是SEI 膜的分化反響。反響速率跟著負極資料比外表積增大而添加。在SEI 膜分化之后，嵌入負極的鋰還會繼續(xù)和電解液以及黏結(jié)劑反響放出熱量，反響熱跟著嵌鋰量的添加而增大。選用改進SEI 的熱穩(wěn)定性，以及減小負極資料的比外表積 、削減鋰的嵌入量等辦法，也能夠從負極資料的角度進步電芯的功能。
鈦酸充電機充電鋰電池具有很好的快充快放才干，與碳負極資料比較，鈦酸鋰資料由于高電位而難以構(gòu)成SEI膜，避免了充電機充電蓄電池過熱導(dǎo)致起火。即使在正常電壓范圍內(nèi)，鈦酸鋰外表也難以生成鋰枝晶，這在很大程度上避免了在充電機充電蓄電池內(nèi)部構(gòu)成短路的可能?？墒乾F(xiàn)在鈦酸充電機充電鋰電池現(xiàn)在仍存在比能量低、產(chǎn)氣問題嚴(yán)峻等問題，約束了其大范圍運用。
3.電解液
鋰鹽的熱穩(wěn)定性雖然是影響電解液熱穩(wěn)定性的底子因素，但由于其自身的分化反響熱較小，對充電機充電蓄電池安全功能的影響有限?，F(xiàn)在廣泛運用的商用電解質(zhì)的可燃性和液體狀況是影響安全性的重要因素。另一方面處理負極與碳酸鹽電解質(zhì)觸摸及正極與水性電解液觸摸時發(fā)生的熱穩(wěn)定性問題。在電解液中添加阻燃添加劑、成膜添加劑等能夠有用進步充電機充電鋰電池的安全性。
4.隔閡
隔閡的機械強度（抗拉伸和穿刺強度）、孔隙率、厚度均一性和遮斷/決裂溫度是決議其安全性的重要因素。陶瓷涂層在隔閡中的運用能夠添加原膜的機械強度，使隔閡在耐高溫、防穿刺、下降厚度方面體現(xiàn)出優(yōu)異功能。一起，為確保電芯的安全性，一般隔閡孔隙率應(yīng)低于50%，厚度在20μm 以上。微孔結(jié)構(gòu)封閉的溫度過高或過低都會影響電芯的功能，因而需求綜合考慮隔閡聚合物的組成成分和多孔結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化裝備，一起應(yīng)滿意決裂溫度需高于遮斷溫度。
二、充電機充電蓄電池制作環(huán)節(jié)
充電機充電鋰離子電池的制作工藝包含正負極漿料制備、涂布、輥壓、裁片、卷繞或疊層、焊接、注液、封口、化成、排氣、分容等過程。其間每一道工序都有可能導(dǎo)致充電機充電蓄電池內(nèi)阻升高或短路而構(gòu)成安全性問題。例如漿料拌和不均勻會導(dǎo)致涂布涂層厚度不一致影響充電機充電蓄電池安全性；涂布雙側(cè)留白不一致可能導(dǎo)致卷繞后負極無法包住正極引起短路；料塵、隔閡紙?zhí)』蛭磯|好、隔閡有洞、毛刺未清理潔凈等均會構(gòu)成安全隱患。
三、充電機充電鋰電池的亂用
充電機充電鋰電池的亂用是引發(fā)安全事故的重要原因，常見過錯運用方法包含：過充過放、高溫低溫、磕碰揉捏墜落等等。例如，過充會構(gòu)成正極活性資料晶體陷落，鋰離子脫嵌通道受阻，使內(nèi)阻急劇升高，發(fā)生很多焦耳熱，一起使負極活性資料嵌鋰才干下降而發(fā)生鋰枝晶構(gòu)成短路。環(huán)境溫度過熱會導(dǎo)致充電機充電鋰離子電池內(nèi)部一系列鏈?zhǔn)交瘜W(xué)反響，包含隔閡的熔解、正/負極活性資料與電解質(zhì)的反響、正極/SEI 膜/溶劑分化、嵌鋰負極與黏結(jié)劑的反響等。針刺/揉捏都是在部分構(gòu)成內(nèi)短路，在短路區(qū)集合很多熱而構(gòu)成熱。
結(jié)語：
以上是構(gòu)成充電機充電鋰電池失效、起火乃至爆破的首要原因，未能一一列舉。我們需求對充電機充電鋰電池的安全規(guī)劃進行深度研討剖析、需求對充電機充電蓄電池辦理體系（BMS）不斷進行優(yōu)化才干逐漸下降充電機充電鋰電池的安全事故概率。
充電機充電蓄電池辦理體系（BatteryManagement System）是用來辦理充電機充電蓄電池及其一致性的，使其在不同條件下（溫度、海拔高度、最大倍率、電荷狀況、循環(huán)壽數(shù)等）獲得最大的能量貯存、往復(fù)功率和安全性。其首要由數(shù)據(jù)采集器，通訊單元和充電機充電蓄電池狀況（SOC、SOH、SOP等）評價模型等部分組成。跟著動力充電機充電蓄電池的開展，對BMS 的辦理才干要求也更多更苛刻。經(jīng)過添加一些安全性模塊，比方熱量辦理、高壓監(jiān)控等模塊，可望改進動力充電機充電蓄電池在運用進程中的安全可靠性。
充電機充電鋰離子電池安全事故的中心原因是充電機充電蓄電池內(nèi)部熱量集聚無處開釋，終究導(dǎo)致熱失控。確保充電機充電蓄電池的安全性就是操控充電機充電蓄電池內(nèi)部的熱量，BMS能夠有用的監(jiān)控充電機充電蓄電池運用情況，一起經(jīng)過有用的安全規(guī)劃來促進充電機充電蓄電池?zé)崃康拈_釋，例如能夠運用冷卻噴淋體系、安全閥門等內(nèi)部設(shè)備耗費高熱量以消減熱失控的發(fā)生。充電機充電鋰離子電池的安全性問題是一個恒久的問題，即使是萬分之一的概率，對不幸者來說也是百分百的損傷，需求不斷地立異，處理高能量和安全性之間的對立。
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