電極熱穩(wěn)定性對(duì)鋰離子電池安全性的影響

正極材料和電解液的流體被認(rèn)為是熱失控的重要原因,提高正極材料的熱穩(wěn)定性尤為重要行業(yè)中陽(yáng)極材料的發(fā)展也更多的關(guān)注,除了它的價(jià)格較高,利潤(rùn)更大的原因,電池安全的重要地位以及關(guān)注的一個(gè)重要原因。與陰極材料相同，陽(yáng)極材料的本質(zhì)特性決定了其安全特性。LiFePO4是一種多陰離子結(jié)構(gòu)，氧原子非常穩(wěn)定，不易被熱量釋放，不會(huì)引起電解液劇烈反應(yīng)或燃燒。其他過(guò)渡金屬氧化物陰極材料，加熱或過(guò)充時(shí)容易釋放氧氣，安全性差。過(guò)渡金屬氧化物中，LiMn2O4以-MnO2的形式存在于充電態(tài)。由于其良好的熱穩(wěn)定性，這種陰極材料也是相對(duì)安全的。此外，通過(guò)體相摻雜和表面處理可以提高陰極材料的熱穩(wěn)定性。

一般來(lái)說(shuō)，負(fù)極材料的熱穩(wěn)定性取決于材料的結(jié)構(gòu)和帶電負(fù)極的活性。關(guān)于碳材料而言，中間相碳微球(MCMB)等球形碳材料比表面積較低，充放電平臺(tái)比片狀石墨高，因此其充電態(tài)活性較小，熱穩(wěn)定性較好，安全性高。與片狀石墨相比，尖晶石Li4Ti5O12具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和更高的充放電平臺(tái)，因此具有更好的熱穩(wěn)定性和更高的安全性。因此，MCMB或Li4Ti5O12往往代替普通石墨作為電源電池的負(fù)極，對(duì)安全要求較高。一般來(lái)說(shuō)，除了負(fù)極材料的熱穩(wěn)定性外，關(guān)于同樣的材料，尤其是石墨，更關(guān)注的是固體電解質(zhì)界面膜(SEI)在負(fù)極與電解質(zhì)界面處的熱穩(wěn)定性，一般認(rèn)為這是熱失控的第一步。提高SEI膜的熱穩(wěn)定性有兩種方法:一是覆蓋陰極材料表面，如在石墨表面覆蓋非晶碳或金屬層;另一種是向電解液中添加成膜添加劑。在電池活化過(guò)程中，它們?cè)陔姌O材料表面形成具有較高穩(wěn)定性的SEI膜，這有利于更好的熱穩(wěn)定性。

鋰離子電池的安全問(wèn)題是由不安全的電解液直接引起的，但其根本原因是電池本身穩(wěn)定性低和熱失控的出現(xiàn)。和發(fā)生熱失控的除了電解液的熱穩(wěn)定性,電極材料的熱穩(wěn)定性是最重要的原因之一,因此提高電極材料的熱穩(wěn)定性是提高電池的重要環(huán)節(jié)的安全,但這里的電極材料及其熱穩(wěn)定性,熱穩(wěn)定性也應(yīng)與電解質(zhì)材料包括其熱穩(wěn)定性。