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研究磷酸铁锂离子电池的安全性
研究磷酸铁锂离子电池的安全性
  • 发布时间:2020-12-15 16:31

研究磷酸铁锂离子电池的安全性

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采用磷酸铁锂材料对磷酸铁锂离子电池的安全性进行了研究


磷酸亚铁锂是一个重要的正极材料的锂离子电池,世界各地的广泛认可,安全问题是动力型锂离子电池用于电动汽车时最关心的,很多因素影响,包括阳极材料、膜、电解液和电池设计和电源管理系统等一系列问题。目前,对锂离子电池的安全性测试和评价都是通过对成品电池在不同的过度使用状态下进行取样,并在这些条件下测试磷酸铁锂材料和磷酸铁锂离子电池的优异安全性能。与锂离子电池安全性相关的一个更重要的因素是,由于材料和电池的内在原因,短路的可能性和短路的高概率。以金属锂为负极的锂二次电池在充放电过程中由于锂枝晶的出现会穿透隔膜造成内部短路的安全问题而被放弃。


锂离子电池在正常使用中通常被认为是安全的,正如丰田公司使用镍化合物作为阴极材料所证明的那样,镍化合物被认为是行业中最不安全的。虽然热稳定性和结构稳定性的磷酸亚铁锂材料是最高的在所有当前的正面材料热力学,并已验证在实际安全性能测试,这可能是最不安全的内部短路的可能性和概率的材料和电池。


首先,从材料制备磷酸铁锂的固相烧结是一个复杂的多相反应(尽管有些液相合成技术合成过程,但最终都要高温固相烧结过程),有一个固体磷酸、氧化铁和锂盐,加上前体和碳减排气溶胶。为了确保在磷酸亚铁锂是正二价铁,烧结反应必须在还原性气氛,和的过程中减少铁三价铁二价的铁离子在强还原性气氛,可以减少铁二价的铁离子微量铁在一个步骤。单质铁会导致电池短路,这是电池中最忌讳的物质,也是日本在动态锂离子电池中不使用磷酸铁锂的重要原因之一。另外,固相反应的一个显著特点是反应的缓慢和不完全,这使得在磷酸铁锂中存在痕量的Fe2O3成为可能。美国Argonne实验室将磷酸铁锂高温循环不良的缺陷归结为充放电循环中Fe2O3的溶解和单质铁在负极上的沉淀。此外,为了提高磷酸铁锂的性能,其颗粒必须是纳米级的。纳米材料的显著特点之一是结构稳定性和热稳定性低,化学活性高,这在一定程度上也新增了铁在磷酸铁锂中溶解的可能性,特别是在高温循环和储存条件下。实验结果还表明,通过化学分析或能谱分析在负极上检测到了铁的存在。


从制备磷酸亚铁锂离子电池,由于磷酸铁锂纳米颗粒小,比表面积高,因此碳涂层过程中,气体,如活性炭比表面积高空气中水分和有很强的吸附、电极加工性能差,粘结剂附着力差的纳米颗粒。纳米颗粒在电池制备、充放电周期和电池储存过程中容易与电极分离,导致电池短路。


据我们所知,磷酸铁锂离子电池无论是在电池制造商的制造过程中,还是在消费者的使用过程中,其短路率都很高。电池厂家经常从电池的制备过程中发现问题,但由于磷酸铁锂材料内部原因造成的短路问题往往不被认识。A123的18650型磷酸铁锂离子电池几年前在一辆行驶在高速公路上的电动汽车上起火。


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