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鋰電池安全檢測指標以及安全性解決方法介紹

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年08月31日  

鋰離子電池生產(chǎn)出來后,在到達消費者手中之前,還要進行一系列檢測,以盡量保證電池的安全性,降低安全隱患。


1、擠壓測試:將充滿電的電池放在一個平面上,由油壓缸施與13±1KN的擠壓力,由直徑為32mm的鋼棒平面擠壓電池,一旦擠壓壓力到達最大停止擠壓,電池不起火,不爆炸即可。


2、撞擊測試:電池充滿電后,放置在一個平面上,將直徑15.8mm的鋼柱垂直置于電池中心,將重量9.1kg的重物從610mm的高度自由落到電池上方的鋼柱上。電池不起火、不爆炸即可。


3、過充測試:將電池用1C充滿電,按照3C過充10V進行過充試驗,當電池過充時電壓上升到一定電壓時穩(wěn)定一段時間,接近一按時間時電池電壓快速上升,當上升至一定限度時,電池高帽拉斷,電壓跌至0V,電池沒有起火、爆炸即可。


4、短路測試:將電池充滿電后用電阻不大于50m的導(dǎo)線將電池正負極短路,測試電池的表面溫度變化,電池表面最高溫度為140℃,電池蓋帽拉開,電池不起火、不爆炸。


5、針刺測試:將充滿電的電池放在一個平面上,用直徑3mm的鋼針沿徑向?qū)㈦姵卮檀?。測試電池不起火、不爆炸即可。


6、溫度循環(huán)測試:鋰離子電池溫度循環(huán)試驗是用來模擬鋰離子電池在運輸或貯存過程中,反復(fù)暴露在低溫和高溫環(huán)境下,鋰離子電池的安全性,試驗是利用迅速和極端的溫度變化進行的。試驗后樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。


鋰離子電池安全性解決方法


針對鋰離子電池在材料、制造和使用過程中的諸多安全隱患,如何對容易出現(xiàn)安全問題的部分進行改進,是鋰離子電池制造商要解決的問題。


1、提高電解液的安全性


電解液與正、負電極之間均存在很高的反應(yīng)活性,尤其在高溫下,為了提高電池的安全性,提高電解液的安全性是比較有效的方法之一。通過加入功能添加劑、使用新型鋰鹽以及使用新型溶劑可以有效解決電解液的安全隱患。


根據(jù)添加劑功能的不同,重要可以分為以下幾種:安全保護添加劑、成膜添加劑、保護正極添加劑、穩(wěn)定鋰鹽添加劑、促鋰沉淀添加劑、集流體防腐添加劑、增強浸潤性添加劑等。


為了改善商用鋰鹽的性能,研究者們對其進行了原子取代,得到了許多衍生物,其中采用全氟烷基取代原子得到的化合物具有閃點高、電導(dǎo)率近似、耐水性增強等諸多優(yōu)點,是一類很有應(yīng)用前景的鋰鹽化合物。另外,以硼原子為中心原子、與氧配體螯合得到的陰離子鋰鹽,具有很高的熱穩(wěn)定性。


關(guān)于溶劑方面,很多研究者提出了一系列新型的有機溶劑,如羧酸酯、有機醚類有機溶劑。另外,離子液體也有一類安全性高的電解液,但是相對普遍使用的碳酸酯類電解液,離子液體的粘度高個數(shù)量級,電導(dǎo)率、離子自擴散系數(shù)較低,離實用化還有很多工作要做。


2、提高電極材料的安全性


磷酸鐵鋰以及三元復(fù)合材料被認為是成本低廉、安全性優(yōu)良的正極材料,有可能在電動汽車產(chǎn)業(yè)中普及應(yīng)用。關(guān)于正極材料,提高其安全性的常見方法為包覆修飾,如用金屬氧化物對正極材料進行表面包覆,可以阻止正極材料與電解液之間的直接接觸,抑制正極物質(zhì)發(fā)生相變,提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,降低晶格中陽離子的無序性,以降低副反應(yīng)產(chǎn)熱。


關(guān)于負極材料,由于其表面的往往是鋰離子電池中最容易發(fā)生熱化學(xué)分解并放熱的部分,因此提高SEI膜的熱穩(wěn)定性是提高負極材料安全性的關(guān)鍵方法。通過微弱氧化、金屬和金屬氧化物沉積、聚合物或者碳包覆,可以提高負極材料熱穩(wěn)定性。


3、改善電池的安全保護設(shè)計


除了提高電池材料的安全性,商品鋰離子電池采用的許多安全保護措施,如設(shè)置電池安全閥、熱溶保險絲、串聯(lián)具有正溫度系數(shù)的部件、采用熱封閉隔膜、加載專用保護電路、專用電池管理系統(tǒng)等,也是增強安全性的手段。



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