世纪电源网综合电源技术社区钴酸锂电池安全性能在自然环境下的分析

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导语:在实际应用的能量理论上,三元电池比钴酸锂电池更具优势,能够更好地发挥高容量性能。然而,从材料角度看,三元电池采用镍钴锰酸锂和有机电解液,并未彻底解决安全性问题。一旦发生短路,可能会产生过大的电流,从而引发安全风险。

关于钴酸锂电池的安全性能分析,我们将通过对镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂四种类型的详细比较来阐述其特点:

镍钴 锰 酸 锂 (三元) 电池

三元电池在理论能量利用方面取得了显著提高,与钴酸 锂 电池相比,更好地展现了高容量能力。但是,由于使用的是镍 钴 锰 酸 锂 和 有机 电 解 液,它们尚未根本解决安全性的问题。如果发生短路,可导致大规模的電流产生,从而带来潜在的危险。

磷 酸 铁 鉀 (磷铁) 电池

理论容量为170mAh/g,而实际可达160mAh/g。从安全性角度看,磷铁型热稳定性较高,其氧化能力低,因此具有较好的防护效果。不过,这种类型存在缺陷,如低 的 電導 率、体积过大以及多用料 的電解 液;由于容量大,其一致性也相对较差。

钴 酸 鉀 (碳石墨) 电池

制备过程中最显著之处是充满后仍有大量离子留存正极,即负极无法再吸收附着正极上的离子。在超充状态下,即使负极不能完全吸收这些离子的变回,也会形成金属状树枝晶体(枝晶),这就给隔膜穿透提供机会,一旦隔膜被穿透,将形成内部短路。这与碳酯类别解液因其低闪点及沸点,在温度升高时易燃甚至爆炸,是一种潜在威胁。控制枝晶形成对于小容量铝蓄储器来说相对容易,因此目前仅用于便携式电子设备等小容量应用,不适合动力储存器。

铌(錫) 酸 鉀 (硅石墨) 电池

硅石墨型材料具有优点,可以确保满载状态下正极中的所有离子嵌入到炭素孔中,而非像碳石墨那样留下一定数量,这样就避免了枝晶生成的问题。理论上这是如此,但实际情况若遭遇外部强烈冲击或制备过程偷工减料,都可能导致快速移动离子的不利后果。在放置负极之前没能完全接受这些移动即时形成枝晶。为了避免这一后果需要从出厂测试开始保证合格。

总结起来,只有经过严格检测合格的小批次硅石墨型铝蓄储器不会出现重大事故,其坚固结构使得氧化性能远低于碳石墨,使外部短路的情况基本不会触发金属析出的燃烧与爆炸事件。此外,因其结构稳定,所以通常认为这种类型的铝蓄储器非常安全。