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石家莊品裕新材料有限公司
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鋰電子電池在使用的過(guò)程中,讓人擔(dān)心的并不是容量的衰降,而是使用過(guò)程中存在的問(wèn)題,比如起火爆炸。
在鋰離子電池事件中,2013年波音公司多的787夢(mèng)想客機(jī)因鋰離子電池的起火事件無(wú)疑是引人注目的事件了。作為波音公司新型號(hào)的飛機(jī),787夢(mèng)想客機(jī)采用了大量的鋰離子電池,也正是這些鋰離子電池導(dǎo)致了日本航空公司運(yùn)營(yíng)的787客機(jī)發(fā)生起火事故。事故原因調(diào)查結(jié)果顯示是因鋰離子電池自身的原因造成的,并不存在外部短路等因素。
針對(duì)鋰離子電池的性問(wèn)題,多種用以提高鋰離子電池性的方法被研發(fā)出來(lái)。其中,重要的*是電池控制系統(tǒng)(BMS)。
針對(duì)二次電池存在的一些缺點(diǎn),例如壽命短、存儲(chǔ)能量少、使用性、串并聯(lián)使用問(wèn)題、電池電量估算困難等問(wèn)題,BMS系統(tǒng)可以避免電池出現(xiàn)過(guò)度放電與過(guò)度充電,延長(zhǎng)電池的使用壽命,并監(jiān)控電池的狀態(tài)。BMS的使用大大提高了鋰離子電池的性,在電池使用過(guò)程中,當(dāng)電池電壓降*限制電壓時(shí),可以及時(shí)切斷對(duì)外供電,避免電池過(guò)度放電,損耗電池的壽命;在電池充電到限制電壓時(shí),BMS可以及時(shí)切斷電源,避免電池過(guò)充。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與運(yùn)用,鋰離子電池隔膜除了可以起到隔開(kāi)正負(fù)極的作用之外,還承擔(dān)著優(yōu)化鋰離子電池性能的重?fù)?dān)。比如三層PP/PE隔膜,不僅可以作為PE隔膜在電池出現(xiàn)熱失控電池溫度上升*130℃左右的時(shí)候,位于中間層的PE隔膜發(fā)生融化,而兩側(cè)的PP隔膜因熔點(diǎn)較高,將保持形狀起到支撐的作用。融化的PE隔膜會(huì)堵塞PP隔膜上的微孔,從而直接*正負(fù)極,使放電停止,從而抑制熱失控。而近興起的陶瓷涂層隔膜,則是在傳統(tǒng)隔膜的基底上涂布一層金屬氧化物,比如氧化鋁,氧化鎂等。當(dāng)電池發(fā)生熱失控時(shí),產(chǎn)生的高溫可能導(dǎo)致隔膜基底發(fā)生融化,但是由于陶瓷涂層的支撐作用,使隔膜不會(huì)發(fā)生收縮變形,從而避免正負(fù)極直接接觸發(fā)生短路,引起電池起火爆炸。
這些都是輔助措施,期望的是電池采用的電化學(xué)體系,本質(zhì)上來(lái)說(shuō)的電池才是可靠的。常用的LCO/C體系,出現(xiàn)熱失控的溫度為159℃,當(dāng)采用該體系的鋰離子電池的溫度超過(guò)159℃時(shí),電池的產(chǎn)熱速率將高于散熱速率,使電池溫度持續(xù)上升。終SEI膜分解,正極中鈷酸鋰材料發(fā)生分解,并產(chǎn)生氧氣,氧氣與電解液發(fā)生燃燒反應(yīng),產(chǎn)生更多熱量,促使進(jìn)一步分解鈷酸鋰,造成惡性循環(huán),終導(dǎo)致電池起火爆炸。電池性高的為L(zhǎng)FP/LTO電池超過(guò)200℃才會(huì)發(fā)生熱失控,即便發(fā)生熱失控,LFP材料由于其穩(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu),也不會(huì)釋放出氧氣與電解液反應(yīng)。其次為L(zhǎng)PF/C和NMC/C體系鋰離子電池,其發(fā)生熱失控的溫度達(dá)到了195℃。其中,磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控的主要原因在于溫度過(guò)高而導(dǎo)致電池隔膜融化,造成正負(fù)極直接接觸,在整個(gè)熱失控的過(guò)程中,磷酸鐵鋰均不會(huì)發(fā)生分解,如果采用耐高溫的全陶瓷隔膜,磷酸鐵鋰的熱失控溫度會(huì)進(jìn)一步提高。
磷酸鐵鋰是一種性極好的正極材料。從和成本的角度考慮,磷酸鐵鋰是適合應(yīng)用在新能源汽車(chē)領(lǐng)域的鋰離子電池材料。隨著我國(guó)新能源汽車(chē)的逐步發(fā)展,磷酸鐵鋰材料將迎來(lái)廣闊的發(fā)展空間。
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