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技术进步会让未来的锂离子电池更安全钳型表

文章来源:新城五金网  |  2020-04-25

要提高锂离子电池的安全性,首先要提高锂离子电池芯的安全性能,这对大容量电池尤为重要。 一部手机用的锂离子电池重约20克,基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一,这也是社会公众所能接受的最低标准(实际情况比千万分之一还要小)。 电动自行车所用锂离子电池组的重量为3~4公斤,比手机大了100多倍。另外,电动摩托车所用锂离子电池重15~20公斤,混合电动汽车所用电池组重量为30~100公斤,纯电动小轿车则要用到300~400公斤重的蓄电池。如采用同样的材料和设计,一般情况下锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的,随着电池容量的增加,电池体积也在增加,其散热性能变差,出事故的可能性将大幅增加。 我国刚开始开展锂离子电池电动车研发时,曾出现若干爆炸和燃烧的事故,采用钴酸锂作为电池的正极材料是一个主要的原因。后来,随着改性锰酸锂材料的成熟和使用,电池正极的氧化性降低了,同时锰酸锂电池充满电后正极几乎没有多余的锂,过充电时在负极形成锂枝晶的可能性也大幅度降低,我国单体10~30安时的车用高功率锂离子电池安全问题在“十五”期间得到了较好解决。近年来,新发展出的磷酸铁锂正极材料的氧化性更明显低于锰酸锂,从正极材料的角度来看,磷酸盐正极材料的应用将更有利于提高锂离子电池安全性。 但要注意安全性不仅仅是由正极材料决定的,负极材料、电解液隔膜材料和电池设计、制造、使用等方面的诸多问题仍需慎重考虑。 石墨仍然是当今锂离子电池主要的负极材料。石墨材料电池充满电时负极形成的LiC6的活泼性与金属锂很接近,加之石墨层间距小而晶粒体积大,其锂离子嵌入和脱出时所引起的晶粒体积变化也较大,大电流充放电时,表面固体电解质膜易破裂导致新的反应产生气体,做大容量电池还是不够安全,采用综合性能优良的炭基和氧化物基负极材料也是提高锂离子电池安全性的关键之一。此外,选用机械和热关闭性能更优的电池隔膜、发展阻燃型电解液、改进设计提高电池的散热能力等也是提高锂离子电池安全性的途径。 锂离子电池的使用也有严格的要求,消费者不要指望像买一次性使用的碱锰电池那样,在商店货架上就找到锂离子电池的“裸”芯。规范的电池芯生产商只会向经过授权的公司销售自己的电池芯,并由这些公司将电池芯封装成电池包出售。这些电池包内包含锂离子电池保护电路,该电路具有防止电池过充、过放、过热和过流的功能,电池包结合专用充电单元才能与特定的用电器配合,为消费者使用。 对电池芯的安全测试应提出更科学的要求 值得一提的是,我们还应该对电池芯的安全测试提出更科学的要求来为它的安全性能把关。目前世界上有多个关于锂电池的标准涉及安全检测的内容,如UL1642(美国UL实验室)、ICE(国际电工委员会)、JIS(日本国家标准)、IEEE(美国电气及电子工程师学会)的相关标准。这些标准的检测项目相似,但测试条件又不同,各个国家标准不一致,行业标准之间也有差异,多数是一些基本要求,缺少与实际应用相关联的具体指引,具体执行起来比较困难。 去年,电脑电池大规模召回后,国际上主要的电脑和电池生产商开始制定更科学、更完善的标准,车用大容量电池的安全标准也在进一步完善中。 随着材料技术的进步和人们对锂离子电池设计、制造、检测和使用诸方面要求的认识不断加深,未来的锂离子电池会变得更安全。

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