鋰電池具備著火的各要素。如果鋰電池?zé)崾Э?是可以自行劇烈燃燒的。因此,防火阻燃非常有必要。據(jù)悉,在電池及相關(guān)等行業(yè),有很多單位在做產(chǎn)品安全研究。前面已經(jīng)提到過,電池可以用過充保護設(shè)計增進安全性能。
例如,通過物理和化學(xué)方法來實現(xiàn):
物理方法主要通過防爆安全閥和過充保護電路的設(shè)計對過充保護電路進行監(jiān)控保護;
化學(xué)方法主要是通過在電解液中添加氧化還原對、電聚合添加劑及電壓敏感隔膜等化學(xué)方法進行過充保護,提升鋰電池安全性能。此外研究新型防過充型電解液是未來解決該問題的一種新思路。
據(jù)悉,也有專家探索往電解液里添加防火添加劑(磷系防火劑小分子),在電池燃燒過程中捕獲氫、氫氧等自由基。專家期望在電池發(fā)生熱失控導(dǎo)致溫度升高時,添加的防火劑就會釋放到電解液中抑制燃燒。進一步地,通過技術(shù)方案的優(yōu)化,減小阻燃劑對電化學(xué)性能的負面影響,從而有效的淬滅燃燒鏈,大幅度降低鋰電池的燃燒性,提高其安全性能。
據(jù)悉,常規(guī)電解液燃點較低。將某些阻燃劑加入電解液后,產(chǎn)品防火阻燃性能有改觀。有人介紹,某企業(yè)的磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品,添加了阻燃劑后安全性能較好,進行金屬針刺試驗或刀割試驗后,電池也不發(fā)生自燃。具體情況如何,讀者可以咨詢相關(guān)專家。
有科學(xué)家正在開發(fā)/應(yīng)用一種不容易起火的電解質(zhì)---“離子液體”。這種新型電解質(zhì)要安全得多,但也有可能縮短電池續(xù)航時間。
在手機電池領(lǐng)域,廠家將之前鋰電池中易燃的液態(tài)電解液換成了凝膠狀的電解液,其安全性能有所提升。
而在電動車/電動汽車等領(lǐng)域,技術(shù)專家也在想辦法盡可能的保護好電池,例如:
加一層鋼殼保護電池,特別是采用三元材料的18650電池組,大多數(shù)都有鋼殼保護;
在電池模組上加隔熱阻燃防護層;在電池包的外部加防撞材料,底部涂防刮涂層;利用電池管理系統(tǒng),實時控制充放電的電流,監(jiān)控每一節(jié)電池的健康;
在過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)、過流保護(OCP)等持續(xù)優(yōu)化提升;為鋰電池開發(fā)散熱系統(tǒng)(如液冷系統(tǒng)),避免鋰電池過熱。
當(dāng)然,對于防火阻燃,探索永無止境。例如,有人研究,將中間的隔離膜設(shè)計成阻燃或難燃材料,開發(fā)出一種兼顧高耐熱性和阻燃功能的雙功能隔膜材料,可以有效防止電池在高溫下發(fā)生內(nèi)短路時燃燒。阻燃涂層(材料)在高溫下分解生成特殊保護層將正極釋放的活性氧與電池內(nèi)可燃物隔離,同時將電池內(nèi)的易燃物碳化,形成不易燃的焦炭層,從而將劇烈的燃燒放熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化為溫和的逐步放熱反應(yīng)。
目前,新型電解質(zhì)的開發(fā)方興未艾,聚合物電池、全固態(tài)(無機)電池也受到了人們的關(guān)注。
全固態(tài)(無機)電池把電解液換成了(無機)固態(tài)電解質(zhì),液態(tài)電解質(zhì)在承載超過4-5伏的時候,電解液就會氧化分解,電池不穩(wěn)定并有安全風(fēng)險,而固態(tài) 電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定窗口可達5伏以上,相對安全。
此外,產(chǎn)業(yè)界還在努力開發(fā)四元鋰/燃料電池,期待未來的電池能更加穩(wěn)定安全。
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