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各类锂电池的安全性比较

发布时间:2021-06-29 18:21:38浏览:133来源:

  从目前锂离子电池的主流技术来看,主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和聚合物。它们不同的材料和结构特点会影响电池的制备工艺和使用,从而带来不同的安全性。

锂离子电池材料未来的发展趋势是什么?

  一、钴酸锂电池:制造上最大的特点是充满电后仍有大量锂离子残留在正极。也就是说,负极无法再容纳附着在正极上的锂离子,但在过充电状态下,正极中多余的锂离子会流向负极,无法完全容纳,因此在负极上形成金属锂。由于这种金属锂是树枝状晶体,所以称为枝晶,枝晶形成后,就提供了刺入隔膜的机会。刺穿分离器时会发生内部短路。由于电解液的主要成分是碳酸酯,所以闪电和沸点低,温度高时会燃烧或爆炸。由于抑制枝晶锂的形成在小容量锂电池中比较容易,钴酸锂电池目前仅限于便携式电子设备等小容量电池,不能用于动力电池。

  二、聚合物锂电池:与钴酸锂电池相比,它在高容量方面可以发挥更好的作用。但从材料上看,聚合物电池也使用钴酸锂和有机电解液,并没有从根本上解决安全问题。从使用的角度来说,如果电池短路,会产生过大的电流。li-polymer的电解液是胶体,不容易泄漏,所以排除了泄漏的可能,但是会燃烧的更剧烈。所以自燃是锂聚合物最大的隐患。

  三、锰酸锂电池:锰酸锂电池的材料具有一定的优势,可以保证正极的锂离子在充满电的状态下完全嵌入负极的碳孔中,而不像钴酸锂那样在正极中有一定的残留,从根本上避免了枝晶的产生。这是理论上的理解。事实上,如果锰酸锂电池在制备过程中遇到强大的外力或偷工减料,可能会导致锂离子在充放电循环中快速移动。当负极来不及完全接受锂离子时,就形成了枝晶。为了避免这种后果,有必要确保电池在出厂前经过测试。总之,合格的锰酸锂电池一般不会有安全事故。由于锰酸锂稳定的结构使其氧化性能远低于钴酸锂,即使外部短路(但内部不短路),也能基本避免锂沉淀引起的燃烧和爆炸。

  四、磷酸铁锂电池:这是一种理想的动力电池,可用于电动工具和动力汽车。磷酸铁锂的理论容量为170mAh/g,实际可达到的容量为160mAh/g。

  安全性方面,磷酸铁锂热稳定性高,电解液氧化能力低,因此安全性高;但其缺点是导电率低,需要通过改性技术来改善。结果,体积太大,电解质的量太大。而且由于容量大,电池一致性差,磷酸铁锂技术目前还在研究中。


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