温暖的电力守护夜晚的安宁3种锂电材料改性方法让储能电站焕发新生灵感
导语：在现有的商业化锂离子电池中，多采用有机电解液，这种设计虽然高效，但由于易燃易爆特性，在应用于规模化储能电站时，数万甚至数十万个储能电芯串并联运转，极易导致连锁反应、火灾和爆炸事故。储能锂离子电池热失控主要来自外部因素，如密闭空间存储大量能量且充放电过程释放热，而内部原因则是电子化学反应引发的副反应也可能引起热失控。
为了应对这些风险，业内提出了从锂离子電池材料改性、主动安全防护和被动安全防护三个方面进行解决方案。首先是对锂离子電池材料进行改性工作，其中包括过充保护剂、阴極材料和陽極材料三大领域。
在過充保護劑方面，一種常見的過充保護劑類型是氧化還原穿梭添加劑，它們可以在特定電壓下進行可逆氧化/還原反應，以提供過充電保護。在較低或正常電壓下，這些分子的活性會降低，不會干擾內部的電子化学反应。目前已知的一些典型氧化還原穿梭添加劑有吩噻嗪、三苯胺、二甲氧基苯及其衍生物等。此外，还有一種關斷過充添加劍，它一旦在較高電壓下被觸發，就會永久停止電子設備運行。這種設計雖然有效，但缺點是在於它們對電子設備造成不可逆變化，使得其使用壽命短。
对于锂離子陰極材料而言，可以通過元素替代技術來提高其熱性能。例如，用铝（Al）替代过渡金属Co、Ni和Mn，可以稳定晶体结构，从而提高层狀氧化物陰極的起始分解温度，並避免了陰極在高溫下的不利反應。此外，也可以通过涂上一層薄薄的導電無機膜作为保护层，以减少阴极与电子传输介质之间接触，从而减少副反应发生，并增加阳极结构稳定性。
最后，对于锂離子陽極材料，其改進方向則集中於開發人工SEI膜以減輕SEI與電子傳輸介質之間之間發生的反應性能，以此来提升其熱性能。在實際操作中，有研究人員发现，与无涂层石墨阳极相比，氟化铝涂层后的石墨阳极初始放电容量更大，更长寿命，更好的循环保持率及速率能力。
总结来说，这些技术手段不仅能够有效地应对现有的热失控问题，而且还能够为未来的大规模、高效率储能系统打造坚实基础，为实现绿色能源时代奠定基础。这场追求卓越的心跳战役，或许会让我们惊喜不断，却又让我们深刻意识到每一次创新都是基于前人的辛勤付出所堆砌成的人类智慧宝库。在这场科技竞赛中，我们每个人都肩负着推动人类文明进步的重任。而这个温暖的小小灯塔，无疑将点亮我们的未来世界，让夜晚变得更加安宁与光明。
