磷酸铁锂电池热失控预防方法

相比其他市场化的锂电池来说,磷酸铁锂电池虽然有较高的安全性,但在某些环境下仍有可能会出现热失控问题。接下来,我们一起来了解一下磷酸铁锂电池几种热失控预防方法。

1、表面包覆

正极的热分解和它引起的析氧主要是它和界面(电解液)的反应,因此我们可以在正极活性表面包覆热稳定的保护层。比如在高镍的正极表面包覆磷酸膜或者磷酸锂以后,可以减少高镍材料与电解液的直接接触机会,从而降低副反应的强度和产热。常见的包覆材料包括磷酸盐、氧化物、氟化物或聚合物。

锂电池图片

2、构建浓度梯度

高镍正极的不安全,除了与本身的热稳定性不好有关外,更是因为镍对电解液的氧化分解作用非常强而导致的,使电池内部温度急剧提高。因此,我们可以将高镍作为核,用一些低镍含量的材料作为壳,让它内外有一个浓度梯度,这样就有助于降低这个材料界面的反应活性,提高磷酸铁锂电池安全性。

3、提高SEI膜的稳定性

上述所采用的一些方式能提高SEI膜的分解温度,提高热稳定性,对磷酸铁锂电池安全性将起到至关重要的作用。另外,机脂类,有机磷酸盐,甚至一些含氟的锂盐,它们都可以有效提高负极SEI膜的热稳定性。

4、建立单体自激发热保护

它的技术原理是利用温度敏感材料切断危险温度下电极上的电子传输或离子传输,甚至关闭电池反应,从而终止产热。比如PTC材料,随着温度的升高材料会从一个良好的导电态变成一个绝缘态,切断电路。将PTC材料作为电极的导电剂或者活性物质的表面修饰层,即可有效的实现单体电芯的自发热保护。

近几年,在新能源汽车补贴不断退坡与消费者安全意识日益提高的背景下,低成本与高安全性的磷酸铁锂电池在未来发展有巨大空间。

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