未來(lái)鋰電池技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

隨著(zhù)鋰電池在電子器械等產(chǎn)品上應用越來(lái)越廣泛，甚至還應用在了衛星、航空等方面，人們對于鋰電池的認識越來(lái)越深刻，同時(shí)，也對鋰電池的安全性提出了更高的要求。

我國研制鋰電池的許多重要的原材料還要依靠國外進(jìn)口，負極材料的原料產(chǎn)業(yè)鏈也并不完善。因此，要完善屬于我國的鋰電池生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈還有很長(cháng)的路要走。

鋰離子電池安全問(wèn)題原因剖析

從外部原因分析，過(guò)充、過(guò)放、電池短路、熱沖擊、針刺等都會(huì )導致鋰離子電池安全問(wèn)題。

從內部原因分析，造成鋰離子電池安全問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：

01、負極析鋰

由于嵌入負極材料內部動(dòng)力學(xué)較慢的原因，在低溫過(guò)充或大電流充電情況下，金屬鋰會(huì )直接析出在負極表面，可能導致鋰枝晶，造成微短路，高活性的金屬鋰與液體電解質(zhì)直接發(fā)生還原反應，損失活性鋰，增加內阻，影響電池性能。隨著(zhù)循環(huán)不斷進(jìn)行，鋰枝晶會(huì )進(jìn)一步的增加，進(jìn)而刺破隔膜，導致電池短路、漏液甚至發(fā)生爆炸。

02、正極材料釋氧及結構破壞

當正極充電至較高電壓時(shí)，其處于高氧化態(tài)，晶格中的氧容易失去電子以游離氧的形式析出，游離氧會(huì )與電解液發(fā)生氧化反應，放出大量的熱，而且低著(zhù)火點(diǎn)的有機電解液在氧的存在和溫度升高的情況下極不安全，從而電池極易發(fā)生燃燒、爆炸。

03、電解液分解和反應

液態(tài)鋰離子電池的電解液為鋰鹽與有機溶劑的混合溶液，其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰，該材料在高溫下易發(fā)生熱分解，并會(huì )與微量的水以及有機溶劑之間進(jìn)行熱化學(xué)反應。電解液有機溶劑為碳酸酯類(lèi)，這類(lèi)溶劑沸點(diǎn)、閃點(diǎn)較低，在高溫下容易與鋰鹽釋放的PF5反應，易被氧化。當有鋰、氧存在時(shí)，會(huì )發(fā)生一系列放熱副反應，直接影響電池性能，甚至導致電池起火爆炸。

04、隔膜均勻性差及收縮破裂

當鋰枝晶刺穿隔膜或溫度較高時(shí)隔膜發(fā)生收縮破裂，就會(huì )使電池正負極發(fā)生短路，情況嚴重時(shí)會(huì )造成安全事故。

05、高溫失效

高溫可以來(lái)自外部原因，也可以來(lái)自?xún)炔康亩搪?、電化學(xué)與化學(xué)放熱反應、大電流焦耳熱。在高溫下，會(huì )導致電池內部出現一系列不良反應，如SEI膜分解、高活性的正、負極材料與電解液發(fā)生反應、鋰鹽自分解、正極釋氧、電解液反應等，這些反應有可能導致熱失控。

無(wú)論是工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界針對鋰電池技術(shù)安全問(wèn)題從材料、電極、電芯、模組、電源管理、熱管理、系統設計等各個(gè)層面采取了多種改進(jìn)措施，雖取得一定進(jìn)展，但還是未達到理想效果，其安全性問(wèn)題依然十分突出。因此，如何突破這一技術(shù)瓶頸，滿(mǎn)足高安全性電池技術(shù)的需要，發(fā)展出不易燃、易爆的鋰電池，十分必要和迫切。