低溫18650 3500
    無(wú)磁低溫18650 2200
    過(guò)針刺低溫18650 2200
    低溫磷酸3.2V 20Ah
    23年專注鋰電池定制

    怎么樣保證鋰電安全性和壽命

    鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:909次  |  2020年11月30日  

    1.智能自我保護(hù)


    鋰離子電池的自我保護(hù)是鋰離子電池的最基本的功能,現(xiàn)在鋰離子電池組的BMS系統(tǒng)基本上都能夠?qū)崿F(xiàn)溫度保護(hù)、電流保護(hù)等功能,但是這都是在系統(tǒng)層級(jí)上的保護(hù),而關(guān)于鋰離子電池的智能化規(guī)劃可以實(shí)現(xiàn)鋰離子電池層面的自我保護(hù),例如在電池內(nèi)新增額外的感應(yīng)電極、新增溫度反饋智能材料,通過(guò)在鋰離子電池內(nèi)新增一些智能結(jié)構(gòu)和材料,從而實(shí)現(xiàn)鋰離子電池智能化規(guī)劃。


    1.1防內(nèi)短路規(guī)劃


    內(nèi)短路是影響鋰離子電池安全性的嚴(yán)重問(wèn)題,由于鋰枝晶、多余物等導(dǎo)致的鋰離子電池內(nèi)短路,往往會(huì)引起嚴(yán)重的安全問(wèn)題。


    為了搞定鋰枝晶生長(zhǎng)導(dǎo)致的內(nèi)短路事故,人們規(guī)劃了多種方式監(jiān)控鋰離子電池內(nèi)部鋰枝晶的生長(zhǎng)。例如Wu等人規(guī)劃的多功能隔膜,這種隔膜在傳統(tǒng)的聚合物隔膜中間還加入了一層金屬,這層金屬充當(dāng)了鋰枝晶探測(cè)器的功能,通過(guò)監(jiān)測(cè)這層金屬與負(fù)極之間的電壓差,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰枝晶的監(jiān)控,使得該隔膜即保留了傳統(tǒng)隔膜的功能,也實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰枝晶的監(jiān)控。斯坦福大學(xué)的KaiLiu三層復(fù)合多功能隔膜,改隔膜的特點(diǎn)是隔膜的中間層加入了SIO2,當(dāng)鋰枝晶生長(zhǎng)到一定程度時(shí),穿刺隔膜時(shí),SIO2會(huì)與金屬鋰發(fā)生反應(yīng),消耗鋰枝晶,從而防止鋰枝晶的進(jìn)一步生長(zhǎng)。


    1.2智能防止鋰離子電池過(guò)熱


    鋰離子電池假如發(fā)生過(guò)熱(如外部加熱、短路過(guò)程自放熱等)會(huì)引起隔膜收縮,引起正負(fù)極短路,進(jìn)而導(dǎo)致熱失控發(fā)生。傳統(tǒng)的PP-PE-PP復(fù)合隔膜在較低的溫度下,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)閉孔功能,從而切斷正負(fù)極的反應(yīng),達(dá)到抑制電池過(guò)熱的效果,但是假如溫度過(guò)高,PP層也發(fā)生收縮時(shí),這種三層復(fù)合隔膜也就失效了。


    為了搞定鋰離子電池在過(guò)熱情況下的安全性問(wèn)題,Yim等人規(guī)劃一款能夠保護(hù)鋰離子電池過(guò)熱情況下安全的電解液添加材料。我們都了解一般的電解液阻燃劑都會(huì)對(duì)鋰離子電池的性能造成嚴(yán)重影響,因此難以在實(shí)際中的使用。而Yim等降阻燃劑裝入了獨(dú)立的小膠囊之中,這些膠囊的外壁材料在電解液中非常穩(wěn)定,因此正常狀況下不會(huì)對(duì)鋰離子電池性能出現(xiàn)影響。當(dāng)溫度超過(guò)70攝氏度時(shí),在阻燃劑DMTP的蒸汽壓的用途下,引起外殼的破裂,將阻燃劑釋放到電解液之中,導(dǎo)致電解液的電導(dǎo)率急劇下降,阻止電池內(nèi)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)。


    上述的方式對(duì)鋰離子電池的保護(hù)是一次性的,即一旦保護(hù)機(jī)制啟動(dòng),則意味著整個(gè)電池失效。為了搞定上述問(wèn)題,Yang等人規(guī)劃了一種能夠多次啟動(dòng)的保護(hù)措施,該方式的特點(diǎn)是采用能夠在溫度的影響下,進(jìn)行可逆的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變的智能電解液。該款電解液重要由PNIPAM/AM構(gòu)成,當(dāng)溫度超過(guò)轉(zhuǎn)變溫度時(shí),PNIPAM會(huì)由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉裕瑥亩鴺O大的抑制離子在其中的擴(kuò)散。重要的是,在溫度降低時(shí)該反應(yīng)完全可逆,因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的多次保護(hù),該技術(shù)可以使用水系超級(jí)電容器上,保護(hù)電容器的安全。


    2.智能自動(dòng)修復(fù)


    隨著鋰離子電池的普及,鋰離子電池面對(duì)的各種傷害的機(jī)會(huì)也在不斷新增,假如鋰離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)像生物體那樣的自動(dòng)修復(fù)功能,這關(guān)于延長(zhǎng)鋰離子電池的運(yùn)用壽命,降低鋰離子電池的安全風(fēng)險(xiǎn)就有非常重要的意義。


    2.1外界損傷的自動(dòng)修復(fù)


    具有自動(dòng)修復(fù)功能的電池其實(shí)不是什么全新的概念,例如Li-I電池,其隔膜實(shí)際上就是Li與I的反應(yīng)產(chǎn)物L(fēng)iI,因此在隔膜破壞后,Li與I發(fā)生接觸,反應(yīng)產(chǎn)物L(fēng)iI就實(shí)現(xiàn)了對(duì)隔膜的修補(bǔ)。


    現(xiàn)代意義的自動(dòng)修復(fù)功能鋰離子電池,更多的是基于多功能材料實(shí)現(xiàn)的,例如Wang等人規(guī)劃的自修復(fù)功能的超級(jí)電容器,其重要是由超分子材料形成的網(wǎng)構(gòu)成,材料內(nèi)眾多的氫鍵使得材料在面對(duì)機(jī)械損傷時(shí)具有自動(dòng)修復(fù)的特點(diǎn)。在50攝氏度下,材料被切斷后,能夠在5min之內(nèi)自我愈合。


    上述的自愈合規(guī)劃重要是針對(duì)水系超級(jí)電容器,自愈合鋰離子電池的規(guī)劃還面對(duì)不小的挑戰(zhàn),這很大程度是因?yàn)殇囯x子電池的有機(jī)電解液暴漏在空氣之中,會(huì)嚴(yán)重的影響鋰離子電池的性能,因此自愈合鋰離子電池規(guī)劃還要依賴電解液的持續(xù)改進(jìn)。


    2.2形狀記憶能力


    隨著可穿戴設(shè)備的普及,傳統(tǒng)的硬殼結(jié)構(gòu)的鋰離子電池已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際使用的要,因此能夠在受到外力(如熱、電磁力、壓力等)發(fā)生形變后,能夠恢復(fù)初始規(guī)劃形狀,就成為了特種鋰離子電池的要。Yan等人利用形狀記憶合金TiNi規(guī)劃的具有形狀記憶能力的超級(jí)電容器,TiNi合金的相變溫度為15攝氏度,而人體皮膚表面的溫度大約在35攝氏度左右,因此該電容器能夠在人體體溫的用途下恢復(fù)到初始的形狀,自動(dòng)纏繞在手腕上。


    假如把上述的形狀記憶合金TiNi做成纖維狀,還能夠制成多種形狀的具有形狀記憶功能的電池。這一功能在航天領(lǐng)域有著很好的使用未來(lái),在發(fā)射之前,首先在較低的溫度下,將電池折疊盡量縮小體積,進(jìn)入太空后,恢復(fù)溫度,則電池自動(dòng)回復(fù)其初始形狀,并且在整個(gè)過(guò)程中電池的電性能不受任何影響,這將極大的提升航天發(fā)射的效率。


    鉅大鋰電,23年專注鋰電池定制

    鉅大核心技術(shù)能力

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