新型热失控抑制剂提高锂离子电池安全性

锂离子电池作为在咱们生活中最为多见的化学储能电源，其安全性是咱们永久的重视点。为了提高锂离子电池的安全性，我们增加了电池控制电路(BMS)用来控制电池充放电，避免锂离子电池因过充、过放致使的安全危险。

在锂离子电池构造规划上我们采用了三层复合隔阂和陶瓷涂层隔阂，来提高锂离子电池在高温情况下的安全性。

可是依然有一类安全危险即便是做了万全的安全规划，依然难以避免，这即是机械乱用致使的锂离子电池热失控，例如在锂离子电池遭受外部机械压力，致使电池变形或许被刺穿，致使正负极短路，整个锂离子电池的电量都经过短路点在短时间内开释，会在短路点发作极高的温度，致使正极活性物质分解，开释出氧化性机极强的游离氧，进一步氧化电解液，大量产热，终究致使锂离子电池发作热失控，致使起火和爆破。

更为严峻的是，假如热失控是发作在电池组内的一个电池上，热失控电池开释出的高温，会致使热失控在电池组内部延伸，引发严峻的后果。

因而，怎么避免锂离子电池发作热失控和怎么按捺热失控在电池组内部延伸就成为了我们重视的焦点，例如在前一篇文章中，咱们就介绍了一种填充在电池组内部，用于按捺热失控电池组内延伸的相变复合资料PCC。

而今日要给我们介绍的是一种增加在电池内的热失控按捺剂，该资料的首要作用是当锂离子电池在发作机械乱用的情况下，能够在电池内部及时开释，然后按捺热失控的开展。

电池网研讨显现，经过在电池内增加4%的按捺剂，就能够将电池在穿刺实验中的最高温度下降50%，并且该资料对电池的循环功能影响微乎其微，该研讨成果近来由加州大学圣地亚哥分校的Yang Shi等人宣布在JPS期刊上。

一般来说一些传统的电解液阻燃剂尽管能够能增加锂离子电池的安全性，可是却会严峻的下降锂离子电池的循环功能，为了处理这一疑问，Yang Shi等人利用了胶囊构造，将热失控按捺剂DBA(二苄胺)用胶囊构造进行包裹，放入到电池内部，在电池收到外部的机械压力时，会致使胶囊构造被损坏，开释出热失控按捺剂，然后短时间内按捺热失控的发作。

实验中采用了LIR-2450扣式电池进行了测验，在针刺实验中，增加DBA的实验组电池温升为40摄氏度，而对照组实验电池的温升则到达了75摄氏度，经过增加DBA使得在机械乱用致使的热失控中电池温升下降了50%左右。

经过计算能够发现，实验组电池在热失控中开释的热量为0.15Wh，而对照组电池在热失控中则开释了0.23Wh的热量，经过在电池中增加4%的DBA使得电池在热失控中电池产热下降了1/3左右。

在揉捏实验中，Yang Shi将电芯分量5%DBA装入到铝塑膜袋中，并装入到电池中，在电池遭受揉捏的变形时，铝塑膜决裂将DBA开释到电解液中，实验成果显现，经过在电池中增加DBA按捺剂，使得电池在揉捏致使的热失控过程中，电池温升下降了50%左右，这与针刺实验的成果是一致的。

为了提醒DBA在锂离子电池中的工作原理，Yang Shi还研讨DBA与正负极之间的反响活性，实验发现，DBA能够与满电态的正极发作反响，在正极表面构成固体-电解质膜，使得电荷交流的阻抗增大。

对电解液的离子电导率测验发现，DBA的参加使得电解液的电导率大幅的下降，纯的电解液的电导率为9.23mS/cm，在电解液中增加5%和10%的DBA后电解液的电阻率就下降到了7.59 mS/cm和6.38 mS/cm。测验Li+在电解液中的迁移数，在对照组中，Li+的迁移数为0.48，而增加5%DBA的实验组电解液，Li+的迁移数则只要0.23。

从上述锂电池厂商剖析成果能够看出，经过在电解液中增加DBA，使得电荷交流阻抗增加，电解液离子电导率下降，Li+迁移数下降，总的来说即是按捺了Li+在正负极之间迁移，然后削减热量的发作。

YangShi工作为锂离子电池热失控防止供给了新的思路，特别是经过将DBA密封在铝塑膜当中，既能够在发作机械乱用的时分及时将DBA开释到电解液中，经过增加正极的电荷交流阻抗，下降电解液的离子电导率和下降Li+迁移数，然后到达下降短路电流的意图，研讨显现4%的增加量就能够将热失控温度下降50%左右。DBA采用铝塑膜包装别的一个优势是，在正常情况下，DBA不会开释到电解液中，因而不会对电池的循环功能发作影响。