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文檔簡介

1、鋰電池?zé)崾Э劁囯姵責(zé)崾Э匕踩詥栴}安全性問題一直是動力鋰離子電池研發(fā)生產(chǎn)的頭號難題,隨著電池起火、爆炸事故頻現(xiàn)報端,動力鋰電池安全問題再次被推至輿論的風(fēng)口浪尖。有人認(rèn)為,在動力鋰電池安全性問題中,電極材料中的正極材料是關(guān)鍵,也是引發(fā)鋰離子動力電池安全隱患的主要原因;也有人指出,動力鋰電池發(fā)展到今天,正極材料已經(jīng)足夠滿足其安全性需求了,首要問題可能還不是材料,而是電池的設(shè)計。一位鋰電池行業(yè)的資深從業(yè)者告訴記者,“正極材料和電解液的熱反應(yīng)是電池?zé)崾Э匕l(fā)生的主要原因?!闭龢O材料尤為關(guān)鍵“電池應(yīng)用在汽車上其實有很多需要考量的安全問題,磷酸鐵鋰可以解決電池由于材料所造成的安全性問題?!绷P亞以士總經(jīng)理楊

2、智偉表示。記者了解到,在動力鋰電池的安全性問題中,電極材料中正極材料尤為關(guān)鍵,也是引發(fā)動力鋰電池安全隱患的主要原因。電池材料的熱穩(wěn)定性一直是動力鋰電池安全性的重要因素,和負(fù)極材料相比,正極材料能量密度和功率密度低,其與電解液的熱反應(yīng)也被認(rèn)為是電池?zé)崾Э匕l(fā)展的主要誘因。因此,尋找熱穩(wěn)定性較好的正極材料成為動力鋰電池的關(guān)鍵。一位從業(yè)多年的正極材料生產(chǎn)商告訴記者,衡量正極材料的安全性主要在于兩個方面:一是看其是否容易在充電時形成枝晶;二是看其發(fā)生氧化還原放熱反應(yīng)的溫度。電池充電時,金屬鋰的表面沉積非常容易聚結(jié)成枝杈狀鋰枝晶,從而刺穿隔膜,造成正負(fù)極直接短路。而且,金屬鋰非?;顫?,可直接和電解液反應(yīng)放

3、熱,其熔點又很低,即使表面金屬鋰枝晶沒有刺穿隔膜,只要溫度稍高,金屬鋰就會溶解,從而引發(fā)短路。材料發(fā)生氧化還原熱反應(yīng)的溫度越高,表明其氧化能力越弱,正極材料的氧化能力越強(qiáng),發(fā)生反應(yīng)就越劇烈,也越容易引發(fā)安全事故。高工鋰電產(chǎn)業(yè)研究所數(shù)據(jù)顯示,鈷酸鋰和三元材料具有較強(qiáng)的氧化性,用于動力電池的安全隱患較大,一般不作為動力電池正極材料使用;錳酸鋰和磷酸鐵鋰的氧化性弱,熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于鈷酸鋰和三元材料,被認(rèn)為是目前最適合用于動力鋰電池的正極材料。中信國安盟固利技術(shù)人員安洪力表示,“錳酸鋰和磷酸鐵鋰應(yīng)用在動力電池的安全系數(shù)比較高,兩者相較,磷酸鐵鋰對原材料的一致性要求又更高一點,工藝也更復(fù)雜,錳酸鋰相對來說

4、,原材料控制得更好一些,所以做電池的工藝相對磷酸鐵鋰容易一點。”有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,磷酸鐵鋰能量密度低,重量體積功率低,很難滿足動力電池用在汽車上的可持續(xù)發(fā)展。對此,楊智偉表示同意這個觀點,但他同時指出,“就目前的化學(xué)體系來看,還找不到比磷酸鐵鋰更安全的正極材料,國家支持的項目為什么都是以磷酸鐵鋰為主的原因也在這里。而錳酸鋰在高溫下的循環(huán)狀況不好,汽車因為發(fā)熱量比較大,所以它的循環(huán)衰減是非常明顯的?!蹦壳埃瑖鴥?nèi)汽車動力電池還是以磷酸鐵鋰為主流,但日韓特別是日本仍以錳系居多,安洪力表示,一方面是國內(nèi)錳酸鋰的技術(shù)不行,另一方面國人有看法偏差,專家還是更傾向于磷酸鐵鋰,但在成本上,錳酸鋰更具優(yōu)勢。磷酸鐵

5、鋰的優(yōu)勢在于安全性好,循環(huán)壽命長,所以在電動汽車和儲能領(lǐng)域應(yīng)用較多。但由于專利問題限制,雖然國內(nèi)有眾多廠家研發(fā)生產(chǎn)磷酸鐵鋰動力電池,但因技術(shù)和制程水平差異,產(chǎn)品質(zhì)量仍良莠不齊。而錳酸鋰和三元材料在電動自行車和電動工具上有絕對優(yōu)勢。電解液的安全保障電解液與電極的相容性直接影響電池的性能,作為一種易燃的有機(jī)溶劑,鋰電池電解液也成為動力電池發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸事故的主要原因之一。有業(yè)內(nèi)人士指出,“如果采用現(xiàn)有的消費(fèi)電子鋰電池的電解液配方,是無法做出有價值的動力鋰電池的”。從電池安全性考慮,要求電解液具有良好的熱穩(wěn)定性,使電池在發(fā)熱產(chǎn)生高溫的條件下仍保持穩(wěn)定,不至于電池發(fā)生熱失控。新宙邦毛玉華表示,“對動

6、力電池安全性造成威脅的,主要是電解液的可燃性。目前有兩種方式可增強(qiáng)其安全性,一個是做阻燃電解液,另一個是做聚合物的電池?!睋?jù)了解,阻燃電解液通常是通過在常規(guī)電解液中加入阻燃劑獲得的,加入阻燃劑是為了提高其燃燒的氧指數(shù),一般材料的氧指數(shù)超過27時就屬于難燃物質(zhì)。在電解液中加入阻燃劑,能有效抑制電解液的燃燒,被認(rèn)為是目前提高鋰離子電池安全性最直接有效的方法。毛玉華表示,“新宙邦的阻燃電解液已經(jīng)研發(fā)好幾年了?!睂τ趧恿﹄姵氐碾娊庖憾?,阻燃劑的添加并非難事,如何在保證電解液安全性的同時,兼顧其它常規(guī)性能成為阻燃電解液研發(fā)的難點。對此,毛玉華認(rèn)為,“如果影響了常規(guī)性能,只能說明選擇的添加劑不對,或者做

7、的方法不對,新宙邦的阻燃電解液是不會影響常規(guī)性能的。”阻燃電解液的能否發(fā)展,成本問題很關(guān)鍵,尋找高效廉價的阻燃劑,也成為目前阻燃電解液研究需要迫切解決的問題。毛玉華表示,新宙邦的阻燃電解液有幾種方案,有一種方案價格跟常規(guī)電解液差不多,第二種方案價格則較常規(guī)貴兩倍多。此外,他指出,相對于阻燃電解液,聚合物電池發(fā)展更為成熟,但聚合物電池目前也還沒有商業(yè)化應(yīng)用在動力電池,仍處于技術(shù)摸索階段?!半姵卦谄嚨膽?yīng)用上其實還有很多需要考量的安全問題”,楊智偉認(rèn)為,磷酸鐵鋰是可以解決電池由于材料所造成的安全性問題,但電池怎么組裝、怎么使用,包括機(jī)電的配合等,都還有很多安全隱患存在。對于鋰電池的研制和生產(chǎn)來說,電池的安全性不僅指在各種測試條件下不出現(xiàn)起火、爆炸等現(xiàn)象,最為重要的是,要確保使用者在電池濫用的條件下不受到傷害。隨著電池體系、材料等安全性問題的深入研究,需要從設(shè)計、生產(chǎn)到使用,共同努力,確保動力鋰電池的安全。正如一

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