大容量磷酸鐵鋰電池組的安全性問(wèn)題如何解決？

鋰電池組需要從根本的原理技術(shù)上解決安全性問(wèn)題。以往大家大多是從工藝上考慮提高電池的安全性，比如設(shè)計(jì)安全閥、避免短路、控制制造過(guò)程等，但這些工作只能說(shuō)是盡量地減少安全事故，不可能完全避免事故。可以通過(guò)優(yōu)化磷酸鐵鋰電池的構(gòu)造及設(shè)計(jì)提升安全性。如選用熱穩(wěn)定性高的正極材料、耐燃電解液、鋰不析出的負(fù)極材料及高性能隔膜等。

選擇安全的正極材料，目前的正極有鈷酸鋰和錳酸鋰兩種量產(chǎn)的材料產(chǎn)品。鈷酸鋰在小電芯方面是很成熟的體系，由于鈷酸鋰在分子結(jié)構(gòu)方面（LiCo）的特點(diǎn)：充滿(mǎn)電后，仍舊有大量的鋰離子留在正極，當(dāng)過(guò)充時(shí)，殘留在正極的鋰離子將會(huì)涌向負(fù)極，在負(fù)極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過(guò)充時(shí)必然的結(jié)果，甚至在正常充放電過(guò)程中，也有可能會(huì)有多余的鋰離子游離到負(fù)極形成枝晶。

選擇錳酸鋰材料，在分子結(jié)構(gòu)方面保證了在滿(mǎn)電狀態(tài)，正極的鋰離子已經(jīng)完全嵌入到負(fù)極炭孔中，從根本上避免了枝晶的產(chǎn)生。同時(shí)錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，使其氧化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，分解溫度超過(guò)鈷酸鋰100度，即使由于外力發(fā)生內(nèi)部短路（針刺），外部短路，過(guò)充電時(shí)，也完全能夠避免了由于析出金屬鋰引發(fā)燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。

四種鋰電池的安全性對(duì)比

鎳鈷錳酸鋰三元電池

在實(shí)際可用的理論比能量上有極大的提高，相對(duì)于與鈷酸鋰電池而言，可以更好的發(fā)揮高容量作用，但從材料上看，三元電池采用鎳鈷錳酸鋰和有機(jī)電解液，暫未從根本上解決安全性問(wèn)題，如果電池發(fā)生短路講產(chǎn)生過(guò)大電流，從而引發(fā)安全隱患。

磷酸鐵鋰電池

理論容量是170mAh/g，做成材料的實(shí)際可達(dá)容量為160mAh/g。在安全性上，磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定高，電解液氧化能力低，因而安全性高；但缺陷是電導(dǎo)率低，體積過(guò)大，電解液用量多，由于容量大，電池的一致性較差。

鈷酸鋰電池

在制備上的*特點(diǎn)是，在充滿(mǎn)電后，仍有大量的鋰離子留在正極，也就是說(shuō)，在負(fù)極上容納不了更多的附在正極上的鋰離子，但在過(guò)充狀態(tài)下，正極上多余的鋰離子仍會(huì)向負(fù)極游動(dòng)，因不能完全容納變回在負(fù)極上形成金屬鋰，由于金屬鋰是樹(shù)枝狀的晶體，因而被稱(chēng)為枝晶，枝晶一旦形成，就會(huì)給刺穿隔膜提供機(jī)會(huì)，隔膜刺穿將形成內(nèi)部短路。由于電解液的主要成分是碳酸酯，閃點(diǎn)和沸點(diǎn)較低，在溫度較高的情況下就會(huì)燃燒甚至爆炸。控制鋰枝晶的形成在小容量鋰電池上比較容易，因此鈷酸鋰電池目前僅限于便攜式電子設(shè)備等小容量電池，不能用于動(dòng)力電池。

錳酸鋰電池

錳酸鋰電池的材料具有一定的有點(diǎn)，它可以保證在滿(mǎn)電狀態(tài)下，正極的鋰離子可以完全嵌入到負(fù)極炭孔中，而不是像鈷酸鋰那樣在正極有一定殘留，這就從根本上避免了枝晶的產(chǎn)生，總之，檢測(cè)合格的錳酸鋰電池一般不會(huì)發(fā)生安全事故，錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)使其氧化性能遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，即使外部短路，也基本能避免析出金屬鋰引發(fā)的燃燒和爆炸。