如何保證鋰離子電池的安全和壽命?

關(guān)于鋰離子電池來說，在應(yīng)用過程中可能會(huì)面對(duì)不同的測(cè)試，一些應(yīng)用場(chǎng)景可能會(huì)對(duì)鋰離子電池提出更大的挑戰(zhàn)。我們希望鋰離子電池可以更聰明,根據(jù)使用環(huán)境及時(shí)鋰離子電池使用策略停止調(diào)整,一方面確保鋰離子電池的安全性,另一方面也能保證鋰離子電池功能和使用壽命。

1.聰明的自我保護(hù)

鋰離子電池保護(hù)自己的基本功能是鋰離子電池,鋰離子電池組現(xiàn)在BMS系統(tǒng)基礎(chǔ)上可以結(jié)束溫度保護(hù),電流保護(hù)功能,但它是在系統(tǒng)級(jí)別的保護(hù),鋰離子電池和智能規(guī)劃可能會(huì)保護(hù)自己在鋰離子電池的水平,比如添加額外的電池電極的感應(yīng),添加溫度反應(yīng)智能材料,通過在鋰離子電池中加入一些智能結(jié)構(gòu)和材料，進(jìn)而對(duì)鋰離子電池進(jìn)行智能規(guī)劃。

1.1內(nèi)部短路預(yù)防規(guī)劃

內(nèi)部短路是影響鋰離子電池安全的一個(gè)嚴(yán)重問題。鋰離子電池中由鋰枝晶、過量物質(zhì)等引起的短路往往會(huì)造成嚴(yán)重的安全問題。

為了解決鋰離子電池中鋰枝晶生長所引起的內(nèi)部短路事故，人們開發(fā)了多種方法來監(jiān)測(cè)鋰離子電池中鋰枝晶的生長。吳和其他人隔膜的規(guī)劃功能,例如,隔膜在傳統(tǒng)聚合物隔膜中心也參加了一個(gè)金屬層,該層的金屬鋰枝晶探測(cè)器的功能,通過監(jiān)測(cè)金屬和陰極之間的電壓差,可以完成對(duì)鋰枝晶監(jiān)控,使隔膜的用途是保存?zhèn)鹘y(tǒng)的隔膜,也最終鋰枝晶的監(jiān)控。隔膜的特點(diǎn)是隔膜的中心層參與sio2。當(dāng)鋰枝晶生長到一定程度，隔膜被擊穿時(shí)，sio2會(huì)與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)，消耗鋰枝晶，進(jìn)而阻止鋰枝晶的進(jìn)一步生長。

1.2智能防止鋰離子電池過熱

鋰離子電池假設(shè)過熱(如外部加熱、短路過程中出現(xiàn)的熱量釋放等)會(huì)導(dǎo)致隔膜收縮，導(dǎo)致正負(fù)電極短路，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控。傳統(tǒng)pp-pe-pp復(fù)合隔膜在較低的溫度下,可以結(jié)束活動(dòng)閉鎖功能,然后阻止正負(fù)電極的反應(yīng),達(dá)到抑制電池過熱的效果,但假如溫度交叉高,PP層也發(fā)生收縮,這三層復(fù)合隔膜將是無效的。

為了解決鋰離子電池過熱時(shí)的安全性問題，Yim等人。眾所周知，普通電解液阻燃劑會(huì)對(duì)鋰離子電池的功能出現(xiàn)嚴(yán)重的影響，因此在實(shí)際應(yīng)用中很難使用。Yim等阻燃劑被裝在單獨(dú)的膠囊中，膠囊的外壁材料在電解液中非常穩(wěn)定，通常不會(huì)影響鋰離子電池的功能。當(dāng)溫度超過70℃時(shí)，在阻燃劑DMTP的蒸氣壓用途下，導(dǎo)致外殼開裂，將阻燃劑釋放到電解液中，導(dǎo)致電解液的電導(dǎo)率急劇下降，阻止了電池的進(jìn)一步反應(yīng)。

以上對(duì)鋰離子電池的保護(hù)方法是一次性的，即一旦保護(hù)機(jī)制被激活，就意味著整個(gè)電池失效。為了解決這一問題，Yang等人設(shè)計(jì)了一種保護(hù)方法，使用智能電解質(zhì)可以阻止溫度影響下可逆的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，從而可以反復(fù)激活這種保護(hù)方法。電解質(zhì)重要由PNIPAM/AM組成。當(dāng)溫度超過過渡溫度時(shí)，PNIPAM會(huì)由親水變?yōu)槭杷?，從而大大抑制了其中離子的擴(kuò)散。重要的是，反應(yīng)是完整的，可逆的，當(dāng)溫度下降，所以重復(fù)保護(hù)電池可以結(jié)束。該技術(shù)可應(yīng)用于河流超級(jí)電容器上，保護(hù)電容器的安全。