三元鋰電池安全嗎?三元鋰電池安全性提升方法

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-06-25 10:36  瀏覽量：次

　　三元鋰電池安全嗎？三元鋰電池安全性提升方法。三元鋰電池能量密度大，但安全性經(jīng)常受到懷疑。電池是否安全，要以能不能達(dá)到安全要求為標(biāo)準(zhǔn)，而不能簡(jiǎn)單以用什么材料為判斷標(biāo)準(zhǔn)，也不能簡(jiǎn)單地說(shuō)三元材料不安全。

　　三元鋰電池安全嗎?

　　三元鋰材料化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，尤其高溫穩(wěn)定性非常好，即使在很高的溫度下也不能分解放出氧，因此三元鋰電池的安全性能非常好，不容易發(fā)生燃燒爆炸等危險(xiǎn)。再配以合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其安全性進(jìn)一步得到了提高，因此電池在撞擊、針刺、短路等情況下均不發(fā)生燃燒和爆炸。

　　三元鋰電池安全嗎？這一問(wèn)題要從材料/結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、生產(chǎn)工藝、充放電特性三個(gè)方面來(lái)回答。

　　1.三元鋰電池是目前安全的鋰離子電池正極材料，不含任何對(duì)人體有害的重金屬元素，其橄欖石結(jié)構(gòu)中氧氣很難析出，提高了材料的穩(wěn)定性。

　　2.三元鋰電池生產(chǎn)流程與其他鋰電池品種大體相同，其核心工序有：配料、涂布、輥壓、制片、卷繞。在配料環(huán)節(jié)，三元鋰材料導(dǎo)電性能相對(duì)較差，所以，顆粒一般做得更小一些，這樣做的客觀效果是：內(nèi)部排列更為均勻，促使其形成了平衡的電壓平臺(tái)，工作時(shí)能夠保持電池的狀態(tài)穩(wěn)定。

　　3.充放電是鋰電池兩種基本的工作狀態(tài)。當(dāng)三元鋰電池充放電時(shí)，由于鐵離子氧化能力不強(qiáng)，不會(huì)放出氧氣，自然也就難以與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這使得三元鋰電池充放電過(guò)程處在一個(gè)安全的環(huán)境中。不但如此，三元鋰電池在大倍率放電，甚至過(guò)充放電過(guò)程中，也難以發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)。

　　大部分的電動(dòng)汽車(chē)肯定是安全的，火災(zāi)還是發(fā)生于少數(shù)車(chē)型上，對(duì)發(fā)生的火災(zāi)要做一些分析，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)質(zhì)量、充電管理，還是其它問(wèn)題，不能一概而論。三元材料鋰電池有各種不同的配方，不同企業(yè)各自的安全標(biāo)準(zhǔn)不一樣，不能簡(jiǎn)單地說(shuō)三元材料不安全。

　　三元鋰電池安全性提升方法

　　由于鋰電池的特性，所以必須要有BMS鋰電池管理系統(tǒng)。主要功能包括過(guò)充保護(hù)（OVP）、過(guò)放保護(hù)（UVP）、過(guò)溫保護(hù)（OTP）、過(guò)流保護(hù)（OCP）等功能，一旦發(fā)生意外，能夠立刻切斷電流。專(zhuān)家表示，三元鋰電池材料的安全性可以通過(guò)材料改性?xún)?yōu)化、表面包覆和調(diào)整電解液等方式來(lái)逐步解決。

　　①進(jìn)行陶瓷氧化鋁的包覆，Al2O3通過(guò)形成Al-O-F和Al-F層可以消耗電池體系中的HF，充電電壓可以提高到4.5V。

　　②控制Ni的含量在合理的范圍(811當(dāng)然比622更不穩(wěn)定)。

　　③進(jìn)行參雜其他金屬元素這些適當(dāng)?shù)膮㈦s包覆可以提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性以及循環(huán)的穩(wěn)定性等。

　　④采取添加劑優(yōu)化電解液，可以有效地促進(jìn)電極材料表面上形成高質(zhì)量的表面膜，同時(shí)抑制電解液的氧化分解。

　　⑤電解液中加入高沸點(diǎn)和閃點(diǎn)的阻燃添加劑，常見(jiàn)的有有機(jī)磷，氟代磷酸酯系列。

　　⑥陶瓷隔離膜的選擇，提高隔膜基材和涂層的厚度，使用新型的耐高溫收縮率低的無(wú)紡布材料等。

　　三元鋰電池材料本身就是從摻雜中發(fā)展出來(lái)的新型材料，我們認(rèn)為如果再在三元中摻雜其他元素，不僅會(huì)對(duì)其電化學(xué)性能產(chǎn)生為止影響，還會(huì)對(duì)制備工藝提出更多要求，成本的提高同樣會(huì)限制三元在動(dòng)力中的應(yīng)用，而包覆工藝對(duì)于產(chǎn)品的一致性會(huì)產(chǎn)生影響，所以我們認(rèn)為在保證產(chǎn)品適合產(chǎn)業(yè)化的前提下，對(duì)于材料的安全性能進(jìn)行改善才是能夠使三元真正應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池中的最好方法。