鉅大LARGE | 點擊量:1202次 | 2019年12月19日
影響鋰電池安全性的因素有哪些?固態電池有哪些優勢?
一般來說,鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液、結構殼體等部分組成,其中電解液使得電流可以在電池內部以離子形式傳導。
電解液技術是鋰電池的核心技術之一,也是現在電池工業中利潤很高的一個組成部分。
但是很多讀者可能發現過自己的鋰電池用久后有的會鼓脹,而在更極端的小概率事件下,有的甚至會發生危險(比如近來的扭扭車的電池爆炸事件,導致了相關的生產企業和電池企業遇到了全面的困難)。
另外一般來說,現在的鋰離子電池的工作溫度范圍有限,在40度以上的高溫下壽命會急劇縮短,安全性能會也出現很大的問題(所以特斯拉MODELS會有一套嚴格的電池溫控系統,就是為此)。
影響普通鋰離電池的安全性的因素主要有哪些?
1)電極材料特性,比如在大電流下工作有可能出現鋰枝晶,從而刺破隔膜導致短路破壞;
2)電解液為有機液體,在高溫下發生副反應、氧化分解、產生氣體、發生燃燒的傾向都會加劇;
3)電池質量參差不齊,尤其是小廠家的電池安全性能不達標;
4)電池管理系統不合格,造成電池的過充放,導致危險的發生。
固態電池有哪些優勢?
優勢之一:薄體積小
實際上,體積能量密度對于電池來說是一個很重要的參數,如果就應用領域來說,要求從高到低是消費電子產品》家用電動汽車》電動公交車。
如果通俗地講,就是體積能量密度高了,因此相同質量的電池才能做的體積更小。
電子產品中的可用空間往往很有限,很多產品(例手機、平板電腦)有近1/3左右的體積和質量已經被電池占據,而且在廣大生產廠商和消費者希望對電池進一步提高容量(增加續航)和壓縮體積(便攜美觀和便于設計)的要求下,高壓實、體積能量密度最高的鈷酸鋰(LCO)電池依然是當仁不讓的主流產品。
優勢之二:柔性化的前景
全固態電池可以經過進一步的優化,變成柔性電池,從而帶來更多的功能和體驗。
實際上,即使是脆性的陶瓷材料,在厚度薄到毫米級以下后經常是可以彎曲的,材料會變得有柔性。
相應的,全固態電池在輕薄化后柔性程度也會有明顯的提高,通過使用適當的封裝材料(不能是鋼性的外殼),制成的電池可以經受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減。
優勢之三:更安全
作為一種能量存儲器件,實際上所有電池在熱力學實質上都不可能是絕對安全的。
但是電池實際應用中的決定其真正安全性的因素是多方面的,影響因素包括電池的電極材料特性、電解液的性質,以及電子產品中的電池管理系統等。
目前一般商用的鋰離子的安全性是大家關心的重點,在這里用不夠理想來評價現在電池的安全性,應該是一個比較合適的評價。
優勢之四:輕能量密度高
使用了全固態電解質后,鋰離子電池的適用材料體系也會發生改變,其中核心的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負極,而是直接使用金屬鋰來做負極,這樣可以明顯減輕負極材料的用量,使得整個電池的能量密度有明顯提高。
此外,許多新型高性能電極材料,可能之前與現有的電解液體系的兼容性并不好,但是在使用全固態電解質后該問題可以得到一定的緩解。