鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩定性究竟有多難?

來源：存能電氣  日期：2020-04-22 09:40  瀏覽量：次

鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩定性究竟有多難?經過近些年的發展，目前純電動汽車所搭載的鋰電池依然穩定性較低，受溫度影響比較明顯，在一定程度上制約了消費者的用車。那么鋰離子電池進步到底有多難呢？還有哪些突破的空間呢？本文存能電氣鋰電池廠家就和大家聊聊。

鋰電池廠家解讀提升鋰離子電池穩定性究竟有多難?

隨著新能源產業的發展，諸如新能源汽車等也正面臨著因鋰離子電池穩定性不足和制造成本過高、環境污染等諸多問題。鋰是當前最為活躍的金屬元素，只要暴露在空氣中就會與氧氣產生激烈的氧化和氧化還原反應，也因此一旦鋰離子電池質量不過關，不僅會自燃，還會因發熱后的熱量積累，發生爆炸。

簡而言之，不論是在充放電過程中，還是靜止狀態下，鋰離子電池都可能因內部溫度升高，單體電池之間的溫度不均勻等原因，引發自燃或爆炸事件，非常不穩定。多年來為解決這一問題，研發人員先后嘗試了多種手段，例如內置阻燃劑的設計，以便鋰電池電解質能夠具有更好的抗沖擊破壞的能力；或者采用不會起火的水基電解質，以避免由于水的穩定性問題導致電壓和能量密度偏低等。

對于目前的新能源汽車來說，主要是用的是三元鋰電池，部分車型使用的是磷酸鐵鋰電池，而這兩種電池均屬于液態鋰離子電池。不過對于這種電池來說，雖然相比之前的鎳電池能量密度更高，但是依然存在發熱現象。以純電動汽車為例，采用快速充電樁進行長時間充電，電池內部的化學反應加劇，就會導致熱量上升，嚴重的話會發生熱失控現象。

鋰電池進步困難的原因，除了發熱現象之外，還有就是材料方面。鋰作為電極目前最為合適，而這就導致了只能去優化另一極的材料和改善電解液、隔膜。比如說，可以降低隔膜的電阻，增加導電性，擴大鋰離子透過率，從這一方面提升整體的能量密度和穩定性。但是這種方式操作空間較小，每年的進步幅度也比較有限。

鋰離子電池的火災危險性主要由電池內部各部分發生化學反應產熱量多少決定。鋰離子電池的火災危險性歸根結底取決于電池材料的熱穩定性，而電池材料的熱穩定性又取決于其內部各部分之間發生的化學反應。目前，人們主要借助于差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析儀(TGA)、絕熱加速量熱儀(ARC)等來研究電池相關材料的熱穩定性。

如何提升鋰離子電池穩定性?

通過對現有正極材料進行不同結構的復合，可以進一步提升鋰離子電池的穩定性。表面修飾和電子結構的調整，比如說在表面包覆一層二氧化錳，可以抑制揚的擴散，不僅能夠改善它容量的穩定性，也能夠很好的提升它的倍率性能。

提高鋰離子電池材料表面氧的熱穩定性，能夠有效的抑制富鋰猛基材料衰退提高材料的穩定性。目前，引起人們重視的鋰鹽有LiFSI雙（氟磺酸）亞胺鋰］和硼基鋰鹽。其中，雙草酸硼酸鋰（LiBOB）的熱穩定性較高，分解溫度為302℃，可在負極形成穩定的SEI膜。LiBOB作為鋰鹽和添加劑可以改進電池的熱穩定性。

鋰電池正極材料可以通過優化合成條件,改進合成方法,合成熱穩定性好的材料;或使用復合技術(如摻雜技術)、表面包覆技術(如涂層技術)來改善正極材料的熱穩定性。

總結：如何在現有鋰離子電池可用電極材料體系的前提下，提高鋰離子電池性能特別是其循環穩定性是目前全世界研究的重點和熱點。預測和評估鋰離子電池的可靠性，從而控制其熱安全問題是非常有意義的。