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三元锂电池等四种电池安全性介绍

作者: 点击:34 2016-6-2 9:33:18 字体 【

   “锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。

  锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
  镍钴锰酸锂(三元)电池
  在实际可用的理论比能量上有极大的提高,相对于与钴酸锂电池而言,可以更好的发挥高容量作用,但从材料上看,三元电池采用镍钴锰酸锂和有机电解液,暂未从根本上解决安全性问题,如果电池发生短路讲产生过大电流,从而引发安全隐患。
  磷酸铁锂电池
  理论容量是170mAh/g,做成材料的实际可达容量为160mAh/g。在安全性上,磷酸铁锂热稳定高,电解液氧化能力低,因而安全性高;但缺陷是电导率低,体积过大,电解液用量多,由于容量大,电池的一致性较差。
  钴酸锂电池
  在制备上的最大特点是,在充满电后,仍有大量的锂离子留在正极,也就是说,在负极上容纳不了更多的附在正极上的锂离子,但在过充状态下,正极上多余的锂离子仍会向负极游动,因不能完全容纳变回在负极上形成金属锂,由于金属锂是树枝状的晶体,因而被称为枝晶,枝晶一旦形成,就会给刺穿隔膜提供机会,隔膜刺穿将形成内部短路。由于电解液的主要成分是碳酸酯,闪点和沸点较低,在温度较高的情况下就会燃烧甚至爆炸。控制锂枝晶的形成在小容量锂电池上比较容易,因此钴酸锂电池目前仅限于便携式电子设备等小容量电池,不能用于动力电池。
  锰酸锂电池
  锰酸锂电池的材料具有一定的有点,它可以保证在满电状态下,正极的锂离子可以完全嵌入到负极炭孔中,而不是像钴酸锂那样在正极有一定残留,这就从根本上避免了枝晶的产生,理论上是这样,实际上,锰酸锂电池如果遭遇强大外力作用或者在制备过程中偷工减料都可能造成电池在充放电循环过程中瞬间形成锂离子快速移动。在负极来不及完全接收锂离子的情况下形成枝晶。避免这一后果要从电池出厂时的测试来保证。总之,检测合格的锰酸锂电池一般不会发生安全事故,锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远低于钴酸锂,即使外部短路,也基本能避免析出金属锂引发的燃烧和爆炸。
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