新万博客户端3.0
TEL:136 3491 8488
联系我们contact us

新万博客户端3.0

技术咨询:0421-7228333 手       机:13634918488 传       真:0421-7228322 售后服务:13634918488 地       址:辽宁省朝阳市文化路五段97号

影响锂离子电池电解液安全性能的因素及改善途径

冰河冷媒     2018-03-19
        锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、使用温度范围宽、自放电小、无记忆效应和绿色环保等优点,自诞生以来广泛应用于消费类电子产品和小型电动工具等设备中。近年来,随着能源危机的加剧和自然环境的日益恶化,锂离子电池在电动汽车及储能设备等领域的应用逐渐受到重视,但由于锂离子动力电池的自燃、爆炸已导致多起电动汽车及混合动力汽车的自燃、爆炸事故,这严重制约了锂离子电池在新能源领域的推广速度。锂离子电池产生安全问题与电池电极材料、电解液材料、制造工艺、保护装置、使用环境都有直接的关系,而电解液是锂离子电池产生安全问题的一个重要因素。
        本文就引起锂离子电池电解液安全问题的因素进行了分析,并提出了改善其安全性能的几个途径。
       1、 影响锂离子电池电解液安全性能的分析
       1.1 热失控
        电池在发生短路、过流或过充等滥用状况时很容易引起电池的热失控,热失控会导致电池的燃烧甚至爆炸,造成一系列危险事故的发生。从结构分析,锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和壳体构成,其中电解液为易燃液体,当发生热失控时,电解液与正极、负极以及自身均发生剧烈的化学反应,几乎参与了锂电池内部的所有反应。
       1.2电压失控
        由于充电器不匹配、电池性能不一致等原因易造成电池的过充,电池过充会导致正极材料过度脱锂造成结构的塌陷、石墨负极表面发生还原反应形成枝晶锂、电解液中自由传导的锂离子数量减少,最终导致锂离子电池放电效率的降低和容量的衰减。而当枝晶锂积累到一定程度会刺穿隔膜,造成电池内部微短路,形成自放电现象,积累到一定程度会导致电池燃烧爆炸。
        常规锂离子电池的充电上限电压一般低于4.3V,即使高电压电池也不高于5V,电池过充会造成电压值超过电解液的电化学窗口,导致电解液氧化分解,释放出远高于正常充放电条件下产生的热量,若反应生成气体的蒸气压超过电池外壳承受能力会导致外壳的破裂,引起空气与枝晶锂发生激烈氧化反应,最终导致电池的燃烧爆炸。
       
         2、锂离子电池电解液安全性能的改善途径
        2.1提高抗过充性
        目前常用的过充保护添加剂有两种:一种是电聚合添加剂,另外一种是氧化还原电对添加剂。
        2.2提高阻燃性
        添加阻燃添加剂是提高电解液阻燃性能的有效途径之一,阻燃型添加剂可使易燃的有机电解液变成难燃或不可燃的电解液。阻燃型添加剂主要有磷系阻燃剂、卤系阻燃剂和复合阻燃剂。
        2.3提高稳定性
        一些新型有机锂盐具有良好的电化学和热力学稳定性,应用于锂离子电池电解液中可以起到较好的效果。双草酸硼酸锂(LiBOB)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)热化学性能稳定,分解温度分别为302℃和240℃,还原电位高(约1.6V vs.Li+/Li),会优先在负极表面分解形成SEI膜,当与LiPF6做为混盐或添加剂使用时,可有效改善电池的循环寿命及高低温性能。有机磺酸盐如二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)具有抗氧化性好、热稳定性高,无毒,对水不敏感等优点,应用于锂电池电解液中,可有效改善电池的高温、循环及安全性能。
        锂离子电池具有较高的反应活性,在电池发生电压失控、热失控等情况下极易发生燃烧爆炸等事故。电解液是影响锂离子电池安全性能的一个重要因素,安全型锂离子电池电解液的开发对锂离子电池向高容量、高倍率、高电压方向发展具有重要的意义,也必将进一步拓宽锂离子电池的应用领域。光达化工锂离子电池必将为行业注入新的力量、新的科技。
 

新万博客户端3.0 . 版权所有.
("冰河冷媒")为本公司注册商标,并且为本公司产品品牌
辽ICP备17000631号-1 | 公安备案 | | 技术支持:捷通软件