磷酸鐵鋰電池熱失控預防方法

相比其他市場化的鋰電池來說,磷酸鐵鋰電池雖然有較高的安全性,但在某些環境下仍有可能會出現熱失控問題。接下來,我們一起來瞭解一下磷酸鐵鋰電池幾種熱失控預防方法。

1、表面包覆

正極的熱分解和它引起的析氧主要是它和介面(電解液)的反應,因此我們可以在正極活性表面包覆熱穩定的保護層。比如在高鎳的正極表面包覆磷酸膜或者磷酸鋰以後,可以減少高鎳材料與電解液的直接接觸機會,從而降低副反應的強度和產熱。常見的包覆材料包括磷酸鹽、氧化物、氟化物或聚合物。

鋰電池圖片

2、構建濃度梯度

高鎳正極的不安全,除了與本身的熱穩定性不好有關外,更是因為鎳對電解液的氧化分解作用非常強而導致的,使電池內部溫度急劇提高。因此,我們可以將高鎳作為核,用一些低鎳含量的材料作為殼,讓它內外有一個濃度梯度,這樣就有助於降低這個材料介面的反應活性,提高磷酸鐵鋰電池安全性。

3、提高SEI膜的穩定性

上述所採用的一些方式能提高SEI膜的分解溫度,提高熱穩定性,對磷酸鐵鋰電池安全性將起到至關重要的作用。另外,機脂類,有機磷酸鹽,甚至一些含氟的鋰鹽,它們都可以有效提高負極SEI膜的熱穩定性。

4、建立單體自激發熱保護

它的技術原理是利用溫度敏感材料切斷危險溫度下電極上的電子傳輸或離子傳輸,甚至關閉電池反應,從而終止產熱。比如PTC材料,隨著溫度的升高材料會從一個良好的導電態變成一個絕緣態,切斷電路。將PTC材料作為電極的導電劑或者活性物質的表面修飾層,即可有效的實現單體電芯的自發熱保護。

近幾年,在新能源汽車補貼不斷退坡與消費者安全意識日益提高的背景下,低成本與高安全性的磷酸鐵鋰電池在未來發展有巨大空間。

 

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