什么样的锂电池更安全

动力锂电池，几乎全部的设计都打有安全的烙印，外壳的防水设计，电池包的强度设计，热管理系统，BMS的温度监测、烟雾报警、防过充过放程序等等。安全是动力电池包的重中之重。 如果能够釜底抽薪，动力锂电池自身足够安全，则周边工程的设计将会变得无比自由，成本也会应声而下。那么什么样的锂电池是安全的锂电池？ 1 动力锂电池的基本组成 以圆柱形电池为例，如上图所示，锂电池的主要结构包括壳体，正极，负极，隔膜，电解液，安全阀等安全保护装置以及一些导电密封辅助结构。 壳体，是整只电芯的保护层，对电芯起到支撑、隔离和绝缘等保护性作用。软包电池，没有高强度的壳体，其在小规模成组以后，也要设计具备一定强度的壳。 直接参与电池电化学过程的是正极、负极和电解液，可以说它们是事故的源头，也是真正解决安全问题的病根所在。 2 正极、负极和电解液的安全性问题 锂电池的安全事故，无论是电芯老化或者自身质量问题带来的自内而外的过热，进而导致热失控，还是由于交通事故或者其他类型的滥用造成的热失控，事故发生总要经历电芯材料剧烈反应的过程，如果能够阻断这个点，则电池可以失效，但永远不会燃爆。 动力锂电池，几乎全部的设计都打有安全的烙印，外壳的防水设计，电池包的强度设计，热管理系统，BMS的温度监测、烟雾报警、防过充过放程序等等。安全是动力电池包的重中之重。 如果能够釜底抽薪，动力锂电池自身足够安全，则周边工程的设计将会变得无比自由，成本也会应声而下。那么什么样的锂电池是安全的锂电池？ 1 动力锂电池的基本组成 以圆柱形电池为例，如上图所示，锂电池的主要结构包括壳体，正极，负极，隔膜，电解液，安全阀等安全保护装置以及一些导电密封辅助结构。 壳体，是整只电芯的保护层，对电芯起到支撑、隔离和绝缘等保护性作用。软包电池，没有高强度的壳体，其在小规模成组以后，也要设计具备一定强度的壳。 直接参与电池电化学过程的是正极、负极和电解液，可以说它们是事故的源头，也是真正解决安全问题的病根所在。 2 正极、负极和电解液的安全性问题 锂电池的安全事故，无论是电芯老化或者自身质量问题带来的自内而外的过热，进而导致热失控，还是由于交通事故或者其他类型的滥用造成的热失控，事故发生总要经历电芯材料剧烈反应的过程，如果能够阻断这个点，则电池可以失效，但永远不会燃爆。 3 安全性能的改进方向 3.1电解液 阻燃剂 在原来电解液的基础上加入阻燃剂，具备可行性，只是特别适当的阻燃剂还没有被发现。佛化物阻燃效果较好，但成本高；烷基磷酸酯，加入电解液后，降低了导电率，阻燃效果也一般，因而不能算是好的选择；氮化物阻燃效果不明显，且具毒性，基本不可行。阻燃剂是比较现实的技术路线，只是还需要时间和人力的投入。 固体电解质 聚合物电解质，是真正的固态电解质和电解液之间的中间形态，是干态聚合物电解质和电解液的并存状态。但聚合物电解质在安全性上，比之电解液已经有很大提高，在漏液和燃烧性方面都有进步。 在新闻中看到，某公司发明了不燃烧电解液。如果果然如宣传的那样，将是革命性的成果。 选择恰当的电解质 通过对电解盐类型的选择，减少SEI膜溶解的几率。 3.2 正负极材料 从改善材料热稳定性的角度出发，选择分子结构更稳定的材质。负极，对于碳材料来说，球状结构比层状结构稳定性好；跨越种类，尖晶石结构的钛酸锂又比全部石墨材质的负极稳定性好。2.3中所述的各种安全问题，钛酸锂都不存在，是当前负极材料中最安全的一种。 正极材料的可选择范围并不大，钴酸锂，由于稳定性差，使用的范围已经越来越小。动力电池主流的三种正极材料，磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料。从安全性角度考虑，磷酸铁锂的安全性最好，锰酸锂次之，三元相对较差。