充電機(jī)充電鋰電池安全性使用原則詳解
2017-8-23 10:38:15??????點(diǎn)擊：
充電機(jī)充電鋰離子電池由于具有高能量密度、高功率密度和長(zhǎng)運(yùn)用壽數(shù)的特色，被廣泛運(yùn)用。跟著世界各國(guó)企業(yè)加快布局鋰電職業(yè)，充電機(jī)充電鋰電池的安全性越來(lái)越遭到大家的重視。我覺(jué)得，現(xiàn)在電動(dòng)汽車在市場(chǎng)上的占有率并不高的原因一是對(duì)電動(dòng)車的安全性存在顧忌，二是對(duì)電動(dòng)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(jī)充電鋰電池的循環(huán)壽數(shù)、電化學(xué)功能，而電動(dòng)車的安全性涉及到的則是生命。在日常新聞中，常常看到電動(dòng)車著火、充電機(jī)充電鋰電池廠房爆破、手機(jī)著火爆破等等事情，無(wú)不觸目驚心。在看到由充電機(jī)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(jī)充電鋰電池的安全性？首要因素和環(huán)節(jié)有充電機(jī)充電蓄電池資料、電芯制作進(jìn)程、BMS、安全規(guī)劃以及充電機(jī)充電蓄電池的運(yùn)用工況。
一、充電機(jī)充電蓄電池資料
充電機(jī)充電鋰電池的首要資料有正負(fù)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(jī)充電蓄電池中的首要作用是貢獻(xiàn)比容量和比能量，其本征電極電勢(shì)對(duì)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(jī)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(wèn)題。
經(jīng)過(guò)正極資料的熱行為進(jìn)行研討，發(fā)現(xiàn)本征電極電勢(shì)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(guò)對(duì)資料品種進(jìn)行挑選和元素?fù)诫s，挑選電位和電解液電化學(xué)窗口匹配的、開(kāi)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(jìn)步電芯的安全功能。
2.負(fù)極資料
負(fù)極活性資料對(duì)安全功能的影響首要來(lái)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(jìn)程中，鋰離子經(jīng)過(guò)SEI（固態(tài)電解質(zhì)界面）膜的速度可能比鋰在負(fù)極的沉積速度慢，鋰的枝晶會(huì)跟著充放電循環(huán)而不斷成長(zhǎng)，可能導(dǎo)致內(nèi)短路而點(diǎn)燃可燃性的電解質(zhì)發(fā)生熱失控，這一特性約束了負(fù)極在快充進(jìn)程中的安全性。
除了鋰枝晶的成長(zhǎng)，負(fù)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(rèn)為是SEI 膜的分化反響。反響速率跟著負(fù)極資料比外表積增大而添加。在SEI 膜分化之后，嵌入負(fù)極的鋰還會(huì)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(jìn)SEI 的熱穩(wěn)定性，以及減小負(fù)極資料的比外表積 、削減鋰的嵌入量等辦法，也能夠從負(fù)極資料的角度進(jìn)步電芯的功能。
鈦酸充電機(jī)充電鋰電池具有很好的快充快放才干，與碳負(fù)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(jī)充電蓄電池過(guò)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(jī)充電蓄電池內(nèi)部構(gòu)成短路的可能。可是現(xiàn)在鈦酸充電機(jī)充電鋰電池現(xiàn)在仍存在比能量低、產(chǎn)氣問(wèn)題嚴(yán)峻等問(wèn)題，約束了其大范圍運(yùn)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(duì)充電機(jī)充電蓄電池安全功能的影響有限。現(xiàn)在廣泛運(yùn)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(fù)極與碳酸鹽電解質(zhì)觸摸及正極與水性電解液觸摸時(shí)發(fā)生的熱穩(wěn)定性問(wèn)題。在電解液中添加阻燃添加劑、成膜添加劑等能夠有用進(jìn)步充電機(jī)充電鋰電池的安全性。
4.隔閡
隔閡的機(jī)械強(qiáng)度（抗拉伸和穿刺強(qiáng)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(yùn)用能夠添加原膜的機(jī)械強(qiáng)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(guò)高或過(guò)低都會(huì)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(jī)充電蓄電池制作環(huán)節(jié)
充電機(jī)充電鋰離子電池的制作工藝包含正負(fù)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(guò)程。其間每一道工序都有可能導(dǎo)致充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻升高或短路而構(gòu)成安全性問(wèn)題。例如漿料拌和不均勻會(huì)導(dǎo)致涂布涂層厚度不一致影響充電機(jī)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(fù)極無(wú)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(huì)構(gòu)成安全隱患。
三、充電機(jī)充電鋰電池的亂用
充電機(jī)充電鋰電池的亂用是引發(fā)安全事故的重要原因，常見(jiàn)過(guò)錯(cuò)運(yùn)用方法包含：過(guò)充過(guò)放、高溫低溫、磕碰揉捏墜落等等。例如，過(guò)充會(huì)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(fù)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(guò)熱會(huì)導(dǎo)致充電機(jī)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(fù)極活性資料與電解質(zhì)的反響、正極/SEI 膜/溶劑分化、嵌鋰負(fù)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(yǔ)：
以上是構(gòu)成充電機(jī)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(duì)充電機(jī)充電鋰電池的安全規(guī)劃進(jìn)行深度研討剖析、需求對(duì)充電機(jī)充電蓄電池辦理體系（BMS）不斷進(jìn)行優(yōu)化才干逐漸下降充電機(jī)充電鋰電池的安全事故概率。
充電機(jī)充電蓄電池辦理體系（BatteryManagement System）是用來(lái)辦理充電機(jī)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(jī)充電蓄電池狀況（SOC、SOH、SOP等）評(píng)價(jià)模型等部分組成。跟著動(dòng)力充電機(jī)充電蓄電池的開(kāi)展，對(duì)BMS 的辦理才干要求也更多更苛刻。經(jīng)過(guò)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(jìn)動(dòng)力充電機(jī)充電蓄電池在運(yùn)用進(jìn)程中的安全可靠性。
充電機(jī)充電鋰離子電池安全事故的中心原因是充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部熱量集聚無(wú)處開(kāi)釋，終究導(dǎo)致熱失控。確保充電機(jī)充電蓄電池的安全性就是操控充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部的熱量，BMS能夠有用的監(jiān)控充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用情況，一起經(jīng)過(guò)有用的安全規(guī)劃來(lái)促進(jìn)充電機(jī)充電蓄電池?zé)崃康拈_(kāi)釋，例如能夠運(yùn)用冷卻噴淋體系、安全閥門等內(nèi)部設(shè)備耗費(fèi)高熱量以消減熱失控的發(fā)生。充電機(jī)充電鋰離子電池的安全性問(wèn)題是一個(gè)恒久的問(wèn)題，即使是萬(wàn)分之一的概率，對(duì)不幸者來(lái)說(shuō)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(duì)立。
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