鋰電池安全性能的改進(jìn)方向，安全輔助措施有哪些？
來源：未知
2019-03-19 19:34
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在原來電解液的基礎(chǔ)上加入阻燃劑，具備可行性，只是特別適當(dāng)?shù)淖枞紕┻€沒有被發(fā)現(xiàn)。佛化物阻燃效果較好，但成本高；烷基磷酸酯，加入電解液后，降低了導(dǎo)電率，阻燃效果也一般，因而不能算是好的選擇；氮化物阻燃效果不明顯，且具毒性，基本不可行。阻燃劑是比較現(xiàn)實的技術(shù)路線，只是還需要時間和人力的投入。
固體電解質(zhì)
聚合物電解質(zhì)，是真正的固態(tài)電解質(zhì)和電解液之間的中間形態(tài)，是干態(tài)聚合物電解質(zhì)和電解液的并存狀態(tài)。但聚合物電解質(zhì)在安全性上，比之電解液已經(jīng)有很大提高，在漏液和燃燒性方面都有進(jìn)步。
在新聞中看到，某公司發(fā)明了不燃燒電解液。如果果然如宣傳的那樣，將是革命性的成果。
選擇恰當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)
通過對電解鹽類型的選擇，減少SEI膜溶解的幾率。
3.2 正負(fù)極材料
從改善材料熱穩(wěn)定性的角度出發(fā)，選擇分子結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的材質(zhì)。負(fù)極，對于碳材料來說，球狀結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好；跨越種類，尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰又比全部石墨材質(zhì)的負(fù)極穩(wěn)定性好。2.3中所述的各種安全問題，鈦酸鋰都不存在，是當(dāng)前負(fù)極材料中最安全的一種。
正極材料的可選擇范圍并不大，鈷酸鋰，由于穩(wěn)定性差，使用的范圍已經(jīng)越來越小。動力電池主流的三種正極材料，磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料。從安全性角度考慮，磷酸鐵鋰的安全性最好，錳酸鋰次之，三元相對較差。
安全輔助措施
在無法完全解決正負(fù)極材料和電解液的安全隱患的時候，人們退而求其次，采用一些輔助手段，主要發(fā)揮阻斷、報警、隔離的作用。這些措施具體包括以下幾種。
安全閥
安全閥的設(shè)計目的，是當(dāng)電芯內(nèi)部壓力增大到一定值時，期望它開啟，避免電芯爆炸，產(chǎn)生惡劣的影響。但安全閥開啟后，往往伴隨著電解液的泄漏，如果電解液可燃，則是扒了東墻補(bǔ)西墻的效果。在電芯真正發(fā)生熱失控后出現(xiàn)燃燒的階段，安全閥還可能成為小小的火焰噴射器，使得燃燒物質(zhì)在更大范圍內(nèi)傳播。因此，安全閥的設(shè)計需要全面周到的考慮。
溫度敏感電阻
在電信回路或者模組之間的連接導(dǎo)體上增加正溫度系數(shù)的溫度敏感電阻。正常運(yùn)行時，其電阻近似于一段導(dǎo)線，當(dāng)大電流發(fā)生時，受電流熱效應(yīng)的影響，其溫度上升到一定值，內(nèi)阻突然上升，達(dá)到基本阻斷短路電流的目的。這樣的裝置往往只能在外部短路的過程中發(fā)揮效力，對于內(nèi)短路引起的熱失控，作用較小。
熔斷器
類似于前面所述溫度敏感電阻的作用，只是熔斷器是在遇到大電流后主動切斷回路，是一種不可恢復(fù)的安全手段。熔斷器的選取值需要預(yù)留比較大的余量，避免誤動作帶來的影響。
隔熱墻設(shè)計
出于隔離熱失控電池的考慮，將整個電池包分割成若干區(qū)域。某一個區(qū)域發(fā)生熱失控時，避免其他區(qū)域受到牽連。是一種被動減小人員傷亡的手段。
煙霧報警器和滅火器
目前已經(jīng)在客車上強(qiáng)制應(yīng)用，煙霧報警器檢測到火警信息，電池管理系統(tǒng)立即啟動滅火器噴射滅火劑進(jìn)行滅火。這種方式的效力，往往取決于檢測到危險發(fā)生的傳感器的敏感性和準(zhǔn)確性。
總之，選擇使用安全性好的電芯，是動力電池包設(shè)計，提高安全性的起點(diǎn)。電芯的安全性，除了根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31485-2014和GB/T 31467.3的檢測結(jié)果進(jìn)行判斷以外，了解電芯安全性的由來也提高設(shè)計者的掌控感和信心。
