動力鋰離子電池安全受正極材料和設(shè)計影響
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
添加劑、電解液保障安全
動力鋰離子電池的設(shè)計也影響著電池的安全性。
廠家只有在正負(fù)極配比、黏結(jié)劑種類、隔膜的組裝方式、極耳種類和焊接方式、封裝形式方面通過周密計算和控制，才能使得極片內(nèi)部電流分布合理，電池極化小、散熱好以及高效安全。出于安全性的考慮，動力電池在設(shè)計時通常要考慮到當(dāng)異常情況發(fā)生時，電池體系向環(huán)境傳遞熱量的速度能否大于體系產(chǎn)生熱量的速度，因為這決定了熱失控反應(yīng)發(fā)生的概率。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)動力電池的安全性，眾多廠家一般會向電池的電解液中加入功能性添加劑。這些添加劑有防過充、防氣脹、改善低溫和阻燃的作用。值得一提的是，電解液中添加阻燃劑也是提高動力電池安全性的一個重要方向。加入阻燃劑的目的是為了提高電解液燃燒的氧指數(shù)。眾所周知，當(dāng)材料的氧指數(shù)超過27時屬于難燃物質(zhì)，目前開發(fā)的阻燃劑已經(jīng)接近或達(dá)到這個指標(biāo)。對于動力電池電解液而言，針對單項功能指標(biāo)的添加劑開發(fā)并非難事，困難之處在于保證電解液安全性的同時必須兼顧其他常規(guī)性能。為平衡電解液各項功能，多官能團(tuán)、復(fù)合添加劑的研究也是研發(fā)方向。
保護(hù)板必不可少
為了加強(qiáng)動力鋰離子電池的安全性，保護(hù)板是電池組必配的設(shè)備。大多數(shù)情況下，鋰電保護(hù)板應(yīng)具備控制鋰離子電池使用工作條件的功能，這些工作條件包括電壓、電流、溫度等。由于鋰離子電池使用的特殊性，使得動力鋰離子電池必須和保護(hù)板一起配套使用才能確保整個系統(tǒng)的安全可靠性。多串多并的電池組在配對組裝、長期使用的過程中不可避免地存在個體差異，保護(hù)板(或電池管理系統(tǒng))要負(fù)責(zé)對整組電池的電壓、電流和溫度、甚至容量進(jìn)行監(jiān)控，必須做到精確無誤、動作迅速才能起到應(yīng)有的作用。同時，由于電池組個體性能的差異，在相同的充放電電流下，各節(jié)電池的電壓和可用容量都會有所不同，隨著循環(huán)次數(shù)增多，各電池性能差異會越來越顯著，從而會使整個電池組性能大打折扣，壽命大大縮短。要使電池組的性能達(dá)到或接近單體電池性能水平，必須對各電池均衡，使電池組內(nèi)各單體由于充放電性能惡化程度減少到最低。目前大多數(shù)廠家都采用了均衡充電保護(hù)板對鋰離子電池組進(jìn)行維護(hù)。
因此，在對動力鋰離子電池的安全性因素中，電極材料是至關(guān)重要的因素，目前能夠保證達(dá)到行業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)的材料體系只有錳酸鋰和磷酸鐵鋰。廠商普遍使用的安全性能添加劑和兼容性好的電解液保障了動力鋰離子電池更好地使用。此外，鋰離子保護(hù)板提供了各項保護(hù)鋰電池的功能，能最大限度地保障動力電池安全可靠地使用。充電均衡功能的實用化保證了動力鋰離子電池能夠高安全長壽命地工作。從今后的趨勢看，動力鋰離子電池、專用保護(hù)板和設(shè)備三者的聯(lián)合開發(fā)是一條科學(xué)的發(fā)展之路。
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