中国电业期刊网钴酸锂电池在自然环境下的安全性能分析
导语:在实际应用的能量理论上,三元电池比钴酸锂电池有显著提高,能够更好地发挥高容量性能,但从材料角度看,三元电池使用镍钴锰酸锂和有机电解液,并未根本解决安全性问题。若短路发生,将产生巨大电流,从而引发安全隐患。
关于钴酸锂电池的安全性能分析,我们通过对镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸 锂四种类型进行详细比较来探讨:
镍钴锰(NMC)-碱性盐型(LiCoO2)混合金属氧化物 电池
实际可用能量理论上有极大的提升,可以更好地展现高容量特性。但是,由于采用镍、铬与碱性盐型化学组合,这些都是相对较为稳定且具有良好的循环性能的材料系统,它们可以提供比其他一些类似技术要多得多的充放电周期。此外,由于它们可以在一定程度上减少过载情况下导致的热生成,因此它们被认为是相对较为稳定的。
磷酸铁(LFP)-碱性盐型(LiFePO4)混合金属氧化物 电池
理论容量约为170mAh/g,而实际操作中,其容量可达160mAh/g。在安全方面,磷酸铁具有很高的热稳定性并且拥有低氧化能力,因此其安全性能表现优异。不过,该技术存在着低通道率、高体积密度以及大量使用了电子介质的问题。由于其设计尺寸大致相同且所有单元都需要相同数量才能达到所需总能量,因此它可能会有一些不一致性的缺点。
钴(II)含氮烯丙基嘧啶复合物(LiCoO2)-碱性盐型混合金属氧化物 电池
在制备过程中,最突出的特点之一是在充满后仍然保留大量离子在正极,同时负极不能再包含更多附着在正极上的离子,即使到了过充状态时,也仍然会向负极移动这部分剩余的离子的。如果形成枝晶,那么即便如此也无法完全回收到负极表面。这意味着任何时候都可能出现内部短路,因为这些枝晶给隔膜造成了刺穿机会。而由于主要成分是碳酯,这样的液体燃烧或爆炸风险较高。控制枝晶形成对于小容器来说相对简单,所以目前只用于小额设备如便携式电子产品等,而不是动力储存设备。
锰(II)含氮烯丙基嘧啶复合物(LiMn2O4)-碱性盐型混合金属氧化物 电池
这个体系具有一个重要优势,那就是它保证了当充满时,在正极中的所有离子都已经嵌入到负極炭孔中,而不是像前一种那样留下了一定的残留,这就避免了枝晶形成的问题理想情况下这一结果应持续,但是如果受到强烈外部冲击或者生产过程中的偷工减料就会迅速形成快速移动的是那些被拒绝接收到的剩余离子。当这些移至不够准备好以完全接收它们的地方的时候,就开始形成新的树状结构,从根本上讲这是非常危险的情况。在这种情况下,只要确保出厂测试合格,不太可能发生事故。此外,由于结构坚固,使得该体系远低于前者之上的反应活跃度,即使遭遇短路也不太容易引起燃烧或爆炸事件。