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从另外一个角度看磷酸铁锂锂电池安全性问题

时间:2020-06-23来源:未知 作者:新能源车点击:
当动力锂离子电池用于电动汽车时,安全问题是最重要的问题之一。它影响很多方面,包括正负电极材料、隔膜、电解液、电池设计和电源管理系统等。目前,锂离子电池的安全测试和评价都是在不同的滥用条件下通过产品抽样进行的,磷酸铁锂材料和磷酸铁锂电池的优

当动力锂离子电池用于电动汽车时,安全问题是最重要的问题之一。它影响很多方面,包括正负电极材料、隔膜、电解液、电池设计和电源管理系统等。目前,锂离子电池的安全测试和评价都是在不同的滥用条件下通过产品抽样进行的,磷酸铁锂材料和磷酸铁锂电池的优异安全性能也是在这些前提条件下进行测试的。然而,与锂离子电池安全性相关的一个更重要的因素是由于电池的材料和内涵而导致短路的可能性和更高的短路概率。然而,具有金属锂作为负极的锂二次电池被丢弃,因为在充电和放电过程中出现穿透屏障的锂枝晶导致内部短路的安全问题。

锂离子电池被认为在正常运行条件下是安全的,从丰田使用镍化合物作为正极材料可以看出这一点,镍化合物被业界认为是最不安全的。尽管磷酸铁锂材料在热力学上具有最高的热不变性和在所有正极材料中的非随机布局,并且已经在实际的安全功能测试中得到验证,但是从材料和电池内涵中短路的可能性和可能性来看,它可能是最不安全的。

首先,从材料制备的角度来看,磷酸铁锂的固相烧结反应是一个复杂的多相反应(虽然有些合成技术是在液相中进行的,但最终需要高温固相烧结过程),包括固相磷酸盐、氧化铁和锂盐,外加碳前驱体和还原气相。为了保证磷酸铁锂中的铁元素为正二价,烧结反应必须在还原气氛中进行,在强还原气氛中将三价铁离子还原为正二价铁离子的过程中,有可能进一步将正二价铁离子还原为微量元素铁。元素铁是电池中最隐蔽的物质,会导致电池微短路。这也是日本没有使用磷酸铁锂为锂离子电池供电的主要原因之一。此外,固相混响的一个显著特征是混响的缓慢和不完全,这使得在磷酸铁锂中有微量的Fe2O3成为可能。美国氩实验室将磷酸铁锂高温重现性差的缺陷归因于充放电循环期间Fe2O3的烧蚀和元素铁在负极上的沉淀。此外,为了改善磷酸铁锂的功能,其颗粒必须是纳米级的。然而,纳米材料的显著特征之一是其低结构和热不变性以及高化学活性,这在一定程度上也增加了磷酸铁锂中铁烧蚀的可能性,尤其是在高温循环和储存的前提下。实验结果还表明,在负电极上通过化学分析或能谱分析来检测铁的存在。

从磷酸铁锂电池的制备来看,磷酸铁锂电池的纳米级颗粒比皮相产品更小、比表面积更高,高比表面积的活性炭由于采用碳包覆工艺,对空气中的水分等气体有很强的吸附作用,导致电极加工功能不安全,粘结剂对纳米颗粒的附着力差。无论在电池制备过程中,还是在电池充放电循环和储存过程中,纳米粒子都很容易与电极分离,导致电池内部微短路。

据我们所知,无论是在电池制造商的制造过程中,还是在消费者的使用过程中,磷酸铁锂电池都有很高的短路率。电池制造商通常从电池制备过程开始寻找问题,但他们不熟悉磷酸铁锂材料内涵引起的短路问题。几年前,当电动汽车在高速公路上行驶时,美国A123的18650磷酸铁锂电池着火并在电动汽车上爆炸。后来调查的结果是电线的螺丝没有

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