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充电电极材料与电解质之间的反应与温度的依赖关系

   2017-06-01 锂电世界锂电世界4550
核心提示:充电电极材料与电解质之间的反应与温度的依赖关系已经有许多文件记载涉及锂离子电池的安全事故。其中不少导致大量电池产品被召回。不过,由于锂离子电池制造商、OEM设备设计者以及监管机构在世界范围的共同努力,锂离子电池有着极好的安全记录,而且仍然在继续改善中。

充电负极材料与电解质之间的反应与温度的依赖关系已经有许多文件记载涉及锂离子电池的安全事故。其中不少导致大量电池产品被召回。不过,由于锂离子电池制造商、OEM设备设计者以及监管机构在世界范围的共同努力,锂离子电池有着极好的安全记录,而且仍然在继续改善中。

如果假定全球每年生产的40亿只电池中有100起安全事故,将它转为安全事故率仅仅是4千万分之一,显然是非常好的。与锂离子电池相关的所有安全问题最终源于充电态的正极与负极材料和电解质在较高温度下的反应。锂电池厂商表示出用加速量热计(ARC)检测的各种锂化碳负极与含Imol/LLiPF6电解质反应的测量数据,所有这些材料在80℃附近开始反应,但速率很缓慢(这就是为什么锂离子电池在60t以上循环时,会损失容量——在锂化石墨与电解质之间的反应不是“猛然爆发”,而是随温度呈指数式化)。

当温度升高时,对于高比表面积的KS与SFG样品的反应更加强烈。MCMB与纤维样品具有较小比表面积,其反应在100℃以上时形成一个平台但200℃以上急剧增大。通常的错误认识是发生在L17/3 T15/3 04(荷电态钛酸锂)中的锂,一般认为它与电解质在较高温度下是不反应的,因此采用LTO负极的锂离子电池在提高温度时,应该不存在负极与电解质的反应活性。

Jiang等电池网曾说明锂化负极材料与电解质间的反应热随负极相对锂电位线性减少,达到3. OV,接近零值。这意味贮存了相同量锂的LTO负极(1.5V)在与电解质反应期间逸出的总热量应该只有石墨负极的一半,与18mg电解质(含有Imol/L LiPF6锂盐、EC和DEC溶剂)混合时,水平长虚线表示自加热速率0. 12℃/min。在放热搜索开始前[119],ARC检测时曾强制从起始温度160℃5℃/min上升。

 
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