Vooruitgang in navorsing oor termiese verlies van laaiende litiumbattery

Mwandishi:Iflowpower- Leverandør av bærbar kraftstasjon

Opsomming van die jongste vooruitgang en ontwikkelingsvooruitsigte vir hoë sekuriteit litium-ioon battery navorsing. Belangrik uit die hoë temperatuurstabiliteit van elektroliete en elektrodes, die oorsake van termiese onstabiliteit van litiumioonbatterye en hul meganismes het duidelik gemaak dat die bestaande kommersiële litiumioonbatterystelsel onvoldoende is by hoë temperature, stel voor om hoëtemperatuurelektroliete te ontwikkel, positiewe en negatiewe modifikasies en Eksterne batterybestuur, ens. hoë sekuriteit litium-ioon batterye te ontwerp.

Uitkyk op die ontwikkeling van die tegniese vooruitsig van die ontwikkeling van veiligheidslitium-ioonbatterye. 0 Inleiding Litiumioonbatterye word &39;n tipiese verteenwoordiger van &39;n nuwe tipe energie as gevolg van die lae koste, hoë werkverrigting, hoë krag en groen omgewing, wat wyd gebruik word in 3C digitale produkte, mobiele krag en elektriese gereedskap. In onlangse jare, as gevolg van die intensivering van omgewingsbesoedeling en nasionale beleidsleiding, het elektriese voertuig-gebaseerde elektriese voertuigmark die vraag na litium-ioon-batterye verhoog, in die proses van die ontwikkeling van hoë-krag litium-ioon batterystelsels, het batteryveiligheidskwessies uitgebreide aandag getrek, Bestaande probleme moet dringend verder opgelos word.

Die temperatuurverandering van die batterystelsel word bepaal deur die opkoms van hitte en versprei twee faktore. Die voorkoms van hitte van litiumioonbattery is belangrik word veroorsaak deur die reaksie tussen termiese ontbinding en batterymateriaal. Verminder die hitte van die batterystelsel en verbeter die stelsel van anti-hoë temperatuur werkverrigting, die batterystelsel is veilig.

En klein draagbare toerusting soos selfone, die skootrekenaarbatterykapasiteit is oor die algemeen minder as 2AH, en die kragtipe litium-ioonbatterykapasiteit wat in elektriese voertuie gebruik word, is oor die algemeen groter as 10ah, en die plaaslike temperatuur is dikwels hoër as 55 °C tydens normale werking, en die interne temperatuur sal 300 °C bereik. uiteindelik lei tot termiese buite beheer en battery verbranding of ontploffing [3]. Benewens sy eie chemiese reaksiefaktore, het sommige mense &39;n kortsluiting wat veroorsaak word deur oorverhitting, verbysteek en meganiese impak, sommige kunsmatige faktore kan ook lei tot die voorkoms van &39;n litium-ioonbattery om veiligheidsongelukke te veroorsaak. Daarom is dit belangrik om die hoë temperatuur prestasie van litium-ioon batterye te bestudeer en te verbeter.

1 termiese buite beheer oorsaak analise van die termiese buite beheer van die litium-ioon battery is belangrik omdat die interne temperatuur van die battery styg. Tans is die mees gebruikte elektrolietstelsel in kommersiële litiumioonbatterye &39;n gemengde karbonaatoplossing van LiPF6. Sulke oplosmiddel het &39;n hoë vlugtigheid, &39;n lae vlampunt, baie maklik om te verbrand.

Wanneer die interne kortsluiting wat veroorsaak word deur botsing of vervorm, &39;n groot tempo laai en ontslag en inhaal, sal daar &39;n baie hitte, wat lei tot die verhoging van battery temperatuur. Wanneer &39;n sekere temperatuur bereik word, sal &39;n reeks ontbindingsreaksies veroorsaak dat die termiese balans van die battery vernietig word. Wanneer die hitte wat deur hierdie chemiese reaksies vrygestel word nie betyds ontruim kan word nie, sal dit die vordering van die reaksie vererger, en &39;n reeks selfverhitting newereaksies veroorsaak.

Die battery temperatuur styg skerp, dit wil sê, "termies buite beheer", wat uiteindelik lei tot die brand van die battery, en selfs &39;n ontploffing kom ernstig voor. Oor die algemeen is die oorsaak van termiese buite beheer van litium-ioon battery belangrik in die termiese onstabiliteit van die elektroliet, sowel as die termiese onstabiliteit van elektroliet en positiewe en negatiewe elektrode saambestaan. Tans, uit &39;n groot aspek, is die veiligheid van litium-ioonbatterye belangrik van eksterne bestuur en interne ontwerp om interne temperatuur, spanning en lugdruk te beheer om veiligheidsdoeleindes te bereik.

2 Los termiese buite beheerstrategie op 2. Eksterne bestuur 1) PTC (positiewe temperatuurkoëffisiënt)-komponent: Installeer die PTC-komponent in &39;n litiumioonbattery, wat die druk en temperatuur binne die battery in ag neem, en wanneer die battery deur oorlading verhit word, is die battery 10 Die weerstand neem toe om die stroom te beperk, en die spanning tussen die positiewe en negatiewe pole word verminder tot &39;n veilige spanning om die batterybeskermingsfunksie te realiseer. 2) Ontploffingsvaste klep: Wanneer die battery te groot is as gevolg van abnormaal, is die ontploffingsvaste klep vervorm, wat binne die battery geplaas sal word om gekoppel te word, stop laai.

3) Elektronika: 2 ~ 4 batterypakke kan die elektroniese stroombaanontwerp litiumioonbeskermer versier, oorlaai en oorontlading voorkom, veiligheidsongelukke voorkom, batterylewe verleng. Natuurlik het hierdie eksterne beheermetodes &39;n sekere effek, maar hierdie bykomende toestelle het die kompleksiteit en produksiekoste van die battery bygevoeg, en hulle kan nie die probleem van batteryveiligheid heeltemal oplos nie. Daarom is dit nodig om &39;n intrinsieke veiligheidsbeskermingsmeganisme daar te stel.

2.2 Die verbetering van die elektrolietelektrolietelektroliet as &39;n litiumioonbattery, die aard van die elektroliet bepaal direk die werkverrigting van die battery, die kapasiteit van die battery, die bedryfstemperatuurreeks, die siklusprestasie en veiligheidsprestasie is belangrik. Op die oomblik, kommersiële litium-ioon battery elektrolitiese oplossing stelsels, die mees gebruikte samestelling is LIPF6, viniel karbonaat en lineêre karbonaat.

Die voorkant is &39;n onontbeerlike bestanddeel, en die gebruik daarvan het ook &39;n paar beperkings in terme van batterywerkverrigting. Terselfdertyd word &39;n groot hoeveelheid lae kookpunt, lae vlampunt karbonaatoplosmiddel in die elektroliet gebruik, wat by laer temperature sal wees. Flits, daar is &39;n groot veiligheidsgevaar.

Daarom probeer baie navorsers om die elektrolietstelsel te verbeter om die veiligheidsprestasie van elektroliete te verbeter. In die geval waar die hoofliggaammateriaal van die battery (insluitend die elektrodemateriaal, die diafragmamateriaal, die elektrolietmateriaal) nie binne &39;n kort tydperk verander nie, is die stabiliteit van die elektroliet &39;n belangrike manier om die veiligheid van litiumioonbatterye te verbeter. 2.

2.1 Funksionele byvoegingsfunksie bymiddels het minder dosis, geteikende kenmerk. Dit wil sê, dit kan sekere makroskopiese werkverrigting van die battery aansienlik verbeter sonder om die produksieproses te verander sonder om te verander of wesenlik geen nuwe batterykoste nie.

Daarom het funksie bymiddels &39;n warm plek geword in vandag se litium-ioon battery, wat een van die mees belowende weë is wat tans die mees belowende patogene oplossing van litium-ioon battery elektroliet is. Die basiese gebruik van die bymiddel is om te verhoed dat die batterytemperatuur te hoog is en die batteryspanning is beperk tot die beheerreeks. Daarom word die ontwerp van die toevoeging ook beskou vanuit die perspektief van die temperatuur en laaipotensiaal.

Vlamvertragende bymiddel: Die vlamvertrager bymiddel kan ook verdeel word in organiese fosfor vlamvertragende bymiddels, &39;n stikstofbevattende saamgestelde vlamvertrager bymiddel, &39;n silikon-gebaseerde vlamvertrager bymiddel, en &39;n saamgestelde vlamvertrager bymiddel. 5 belangrike kategorieë. Organiese fosforsel-vlamvertrager: Belangrik sluit sommige alkielfosfaat-, alkielfosfiet-, gefluoreerde fosfaat- en fosfaatnitrielverbindings in.

Die vlamvertragende meganisme is belangrik vir die kettingreaksie van vlamvertragende molekules wat inmeng met vrye radikale van waterstof, ook bekend as vrye radikale vangmeganisme. Bykomende vergassing-ontbinding stel fosforbevattende vrye radikale vry, die vermoë van die vrye radikale om &39;n kettingreaksie te beëindig. Fosfaatvlamvertrager: Belangrike fosfaat, triëtielfosfaat (TEP), tributielfosfaat (TBP), ens.

Fosfaatnitrielverbindings soos heksametielfosfaseen (HMPN), alkielfosfiet soos trimetielfosfiet (TMPI), drie- (2,2,2-trifluoretiel), fosfiet (TT-FP), gefluoreerde suurester, soos drie-(2,2,2-trifluoretiel (TFP), di-(2,2,2-trifluoretiel)-metielfosfaat (BMP), (2,2,2-trifluoretiel) -diëtielfosfaat (TDP), fenielfosfaat (DPOF), ens. is &39;n goeie vlamvertragende bymiddel. Die fosfaat het tipies &39;n relatief groot viskositeit, swak elektrochemiese stabiliteit, en die byvoeging van die vlamvertrager het ook &39;n negatiewe effek op die ioniese geleidingsvermoë van die elektroliet en die sirkulasie-omkeerbaarheid van die elektroliet terwyl die brekingsvermoë van die elektroliet verhoog word.

Dit is oor die algemeen: 1 koolstofinhoud van nuwe alkielgroepe; 2 aromatiese (feniel) groep deel gesubstitueerde alkiel groep; 3 vorm &39;n sikliese struktuur fosfaat. Organiese gehalogeneerde materiaal (gehalogeneerde oplosmiddel): organiese halogeen vlamvertrager is belangrik vir griep griep griep. Nadat H deur F vervang is, het die fisiese eienskappe daarvan verander, soos afname in smeltpunt, afname in viskositeit, verbetering van chemiese en elektrochemiese stabiliteit, ens.

Die organiese halogeen vlamvertrager is belangrik om fluorosikliese karbonate, fluorokettingkarbonate en alkiel-perfluorodekaan-eter, ens. OHMI en ander vergelykende fluoroetieleter, fluoriedbevattende fluoriedverbindings het getoon dat die byvoeging van 33,3% (volume fraksie) 0.

67 mol / lliclo4 / Ec + DEC + PC (volume verhouding 1: 1: 1) elektroliet het &39;n meer Hoë vlampunt, die reduksie potensiaal is hoër as die organiese oplosmiddel EC, DEC en PC, wat vinnig &39;n SEI film op die oppervlak van die natuurlike grafiet kan vorm, verbeter die eerste lading en ontlading van Cullen doeltreffendheid en ontlading kapasiteit. Die fluoried self het nie die gebruik van die vrye radikale vangfunksie van die vlamvertrager hierbo beskryf nie, net om hoogvlugtige en vlambare mede-oplosmiddels te verdun, dus is slegs die volumeverhouding in die elektroliet meestal (70%) Wanneer die elektroliet nie vlambaar is nie. Saamgestelde vlamvertrager: Die saamgestelde vlamvertrager wat tans in die elektroliet gebruik word, het &39;n PF-verbinding en &39;n NP-klas verbinding, verteenwoordigende stowwe het &39;n belangrike heksametielfosforied (HMPA), fluorofosfaat, ens.

Vlamvertrager oefen vlamvertragende effek uit deur sinergistiese gebruik van twee vlamvertragende elemente. FEI et al. Stel twee NP-vlamvertragers MEEP en MEE voor, en die molekulêre formule daarvan word in Figuur 1 getoon.

Licf3SO3 / MeEP :PC = 25:75, die elektroliet kan die vlambaarheid van 90% verminder, en die geleidingsvermoë kan 2,5 × 10-3S / cm bereik. 2) Oorgelaaide toevoeging: &39;n Reeks reaksies vind plaas wanneer die litium-ioonbattery oorlaai word.

Die elektrolietkomponent (belangrik is die oplosmiddel) wat die oppervlak van oksidatiewe ontbindingsreaksies in die oppervlak van die positiewe elektrode omkeer, die gas word gegenereer en die hoeveelheid hitte word vrygestel, wat lei tot die toename in die interne druk van die battery en die temperatuurstyging, en die veiligheid van die battery word ernstig beïnvloed. Vanuit die doelmeganisme is die oorhaulbeskermingsbymiddel belangrik vir die oksidatiewe stropingskragtipe en twee tipes elektriese polimerisasietipe. Van die tipe bymiddel, kan dit verdeel word in litiumhalied, metalloseenverbinding.

Op die oomblik is &39;n bykomende addisionele adaprase (BP) en sikloheksielbenseen (CHB) op redoks teen-oorlaai bymiddels die beginsel wanneer die laaispanning die normale afsnyspanning oorskry, begin die toevoeging by die positiewe elektrode. Die oksidasiereaksie, die oksidasieproduk diffundeer na die negatiewe elektrode, en die reduksiereaksie vind plaas. Oksidasie is gesluit tussen die positiewe en negatiewe pole, absorbeer oortollige lading.

Sy verteenwoordigende stowwe het &39;n ferroseen en sy afgeleide, ferrid 2,2-piridien en &39;n kompleks van 1,10-aangrensende glenolien, tiolderivaat. Polimerisasie blok anti-gevulde toevoeging. Verteenwoordigende stowwe sluit in sikloheksielbenseen, bifeniel en ander stowwe.

Wanneer die bifeniel as &39;n voorafgelaaide toevoeging gebruik word, wanneer die spanning 4.5 tot 4.7V bereik, word die bygevoegde bifeniel elektrochemies gepolimeriseer, wat &39;n laag geleidende film op die oppervlak van die positiewe elektrode vorm, wat die interne weerstand van die battery verhoog, en sodoende die laaistroombeskermingsbattery beperk.

2.2.2 Ioon vloeibare ioon vloeibare elektroliet is volledig saamgestel uit jin en katioon.

Aangesien die interione of kationiese volumes swak is, is die intermediêre swak, die elektronverspreiding is ongelyk, en die aan-sensoon kan vry wees om by kamertemperatuur te beweeg, wat vloeibaar is. Dit kan verdeel word in imidasool, pirasol, piridien, kwaternêre ammoniumsout, ens. In vergelyking met die gewone organiese oplosmiddel van litiumioonbatterye, het ioniese vloeistowwe 5 voordele: 1 hoë termiese stabiliteit, 200 ° C kan nie ontbind nie; 2 dampdruk is amper 0, hoef nie bekommerd te wees oor die battery nie; 3 ioniese vloeistof is nie maklik om te verbrand nie Geen korrosiwiteit; 4 het &39;n hoë elektriese geleidingsvermoë; 5 chemiese of elektrochemiese stabiliteit is goed.

AN of dergelike vorm PP13TFSI en 1Mollipf6ec / Des (1: 1) in &39;n elektroliet, wat heeltemal nie-brandstof effekte kan bereik, en voeg 2 wt% liboB byvoeging by hierdie stelsel om koppelvlakversoenbaarheid aansienlik te verbeter. Die enigste probleem wat opgelos moet word, is die geleidingsvermoë van die ioon in die elektrolietstelsel. 2.

2.3 Die keuse van die termiese stabiliteit van litiumsout-heksafluorofosfaat (LiPF6) is &39;n wyd gebruikte elektroliet-litiumsout in &39;n kommoditeit-litium-ioonbattery. Alhoewel sy enkele aard nie optimaal is nie, is sy algehele prestasie die voordeligste.

LiPF6 het egter ook sy nadeel, byvoorbeeld, LiPF6 is chemies en termodinamies onstabiel, en die reaksie vind plaas: LIPF (6S) → LIF (S) + PF (5G), die reaksie wat gegenereer word PF5 is maklik om die organiese oplosmiddel in suurstofatoom aan te val Eensaam vir elektrone, wat lei tot die ooplusreaksie is die ernstige, hoë eterbindings van polimerisasie en oplosmiddeltemperatuur. Huidige navorsing oor hoë-temperatuur elektrolietsoute is gekonsentreer in organiese litiumsoutvelde. Verteenwoordigende stowwe is belangrik met boor-gebaseerde soute, imien-gebaseerde litiumsoute.

LIB (C2O4) 2 (liboB) is &39;n nuut gesintetiseerde elektroliet sout in onlangse jare. Dit het baie uitstekende eienskappe, ontbind temperature 302 ° C, kan &39;n stabiele SEI film in &39;n negatiewe elektrode vorm. Verbeter die werkverrigting van grafiet in die PC-gebaseerde elektrolitiese oplossing, maar die viskositeit daarvan is groot, die impedansie van die SEI-film gevorm [14].

Die ontbindingstemperatuur van LIN (SO2CF3) 2 (Litfsi) is 360 ° C, en die ioongeleiding by normale temperatuur is effens laer as LiPF6. Die elektrochemiese stabiliteit is goed, en die oksidasiepotensiaal is ongeveer 5.0V, wat die mees organiese litiumsout is, maar dit is ernstige korrosie van Al-basissetvloeistof.

2.2.4 Polimeerelektroliet Baie kommoditeit litiumioonbatterye gebruik vlambare en vlugtige karbonaatoplosmiddels, indien &39;n lekkasie waarskynlik brand sal veroorsaak.

Dit is veral die kragtige litium-ioonbattery met hoë kapasiteit, hoë energiedigtheid. In plaas daarvan om gewetenlose polimeerelektroliete in plaas van vlambare organiese vloeibare elektroliete te gebruik, kan dit die veiligheid van litiumioonbatterye aansienlik verbeter. Die navorsing van polimeerelektroliet, veral geltipe polimeerelektroliet, het groot vordering gemaak.

Op die oomblik is dit suksesvol gebruik in kommersiële litium-ioon batterye. Volgens die polimeerliggaamsklassifikasie is die jelpolimeerelektroliet belangrik met die volgende drie kategorieë: PAN-gebaseerde polimeerelektroliet, PMMA-polimeerelektroliet, PVDF-gebaseerde polimeerelektroliet. Die gel-tipe polimeerelektroliet is egter eintlik die gevolg van &39;n kompromie van &39;n droë polimeerelektroliet en &39;n vloeibare elektroliet-kompromie, en gel-tipe polimeerbatterye het nog baie werk om te doen.

2.3 Die positiewe materiaal kan bepaal dat die positiewe elektrodemateriaal onstabiel is wanneer die laaitoestandspanning bo 4V is, en dit is maklik om &39;n hitte te genereer wat in hoë temperature opgelos word om suurstof te ontbind, suurstof en organiese oplosmiddels gaan voort om &39;n groot hoeveelheid hitte en ander gasse te reageer, verminder die veiligheid van die battery [2, 17-19]. Daarom word die reaksie van die positiewe elektrode en die elektroliet as &39;n belangrike oorsaak van hitte beskou.

Met betrekking tot die normale materiaal, verbeter die algemene metode van sy veiligheid is coating modifikasie. Vir die oppervlakbedekking van die positiewe elektrodemateriaal met MgO, kan A12O3, SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2, ens., die reaksie van Die +-agterste positief en elektroliet verminder terwyl die chromatografie van die positiewe elektrode verminder word, wat die faseverandering van die positiewe elektrodestof inhibeer.

Verbeter sy strukturele stabiliteit, verminder die wanordeweerstand van katioon in rooster, waardeur die sekondêre reaksie van die sirkulasieproses verminder word. 2.4 Koolstofmateriaal gebruik tans &39;n lae spesifieke oppervlakte, &39;n hoër lading- en ontladingsplatform, &39;n klein lading- en ontladingsplatform, &39;n relatief hoë termiese stabiliteit, &39;n relatief goeie termiese toestand, &39;n relatief hoë termostabiliteit, &39;n relatief hoë termostabiliteit, &39;n relatief hoë termostabiliteit.

Soos intermediêre fase koolstofmikrosfere (MCMB), of Li9Ti5o12 van spinelstruktuur, wat beter is as die strukturele stabiliteit van gelamineerde grafiet [20]. Die metode om die werkverrigting van koolstofmateriaal tans te verbeter, is belangrik vir oppervlakbehandeling (oppervlak-oksidasie, oppervlakhalogenering, koolstofbekleding, bekleding van metaal, metaaloksied, polimeerbedekking) of die bekendstelling van metaal- of nie-metaaldotering. 2.

5 Die diafragma wat tans in kommersiële litium-ioonbatterye gebruik word, is steeds &39;n poliolefienmateriaal, en die belangrike nadele daarvan is warm en elektrolitiese vloeistofinfiltrasie is swak. Ten einde hierdie defekte te oorkom, het die navorsers baie maniere probeer, soos om te soek na termiese stabiliteit materiaal, of voeg &39;n klein hoeveelheid van Al2O3 of SiO2 nanopowdia, wat nie net &39;n gemeenskaplike diafragma, maar het ook &39;n termiese stabiliteit van die positiewe elektrode materiaal. gebruik.

MIAO et al, poliimied nano-niegeweefde vervaardiging voorberei deur elektrostatiese spinmetode. DR en TGA-agtige karakterisering beteken dat dit nie net termiese stabiliteit by 500 ° C kan handhaaf nie, maar ook beter elektrolietinfiltrasie het relatief tot die CELGARD diafragma. WANG et al het AL2O3-PVDF nanoskopiese mikroporeuse membraan voorberei, wat goeie elektrochemiese eienskappe en termiese stabiliteit vertoon, wat voldoen aan die gebruik van litium-ioon battery skeiers.

3 Opsomming en sien uit na litium-ioonbatterye vir elektriese voertuie en energieberging, wat baie groter is as klein elektroniese toerusting, en die gebruiksomgewing is meer ingewikkeld. Samevattend kan ons sien dat die sekuriteit daarvan nog lank nie opgelos is nie, en die huidige tegniese bottelnek geword het. Daaropvolgende werk moet in diepte wees oor die termiese effek wat die battery kan veroorsaak na abnormale werking, en &39;n effektiewe manier vind om die veiligheidsprestasie van litiumioonbatterye te verbeter.

Tans is die gebruik van fluoorbevattende oplosmiddel en vlamvertragende bymiddels &39;n belangrike rigting vir die ontwikkeling van &39;n veiligheidstipe litium-ioonbattery. Hoe om elektrochemiese werkverrigting en hoë temperatuurveiligheid te balanseer, sal toekomstige navorsingsfokus wees. Byvoorbeeld, &39;n hoëprestasie saamgestelde vlamvertragende integrale geïntegreerde stel P, N, F en CL word ontwikkel, en &39;n organiese oplosmiddel met &39;n hoë kookpunt, &39;n hoë vlampunt word ontwikkel, en &39;n elektrolitiese oplossing met hoë veiligheidsprestasie word geproduseer.

Saamgestelde vlamvertragers, dubbelfunksie bymiddels sal ook toekomstige ontwikkelingstendense word. Wat die litiumioonbattery-elektrodemateriaal betref, is die chemiese eienskappe van die materiaal op die oppervlak anders, die mate van sensitiwiteit van die elektrodemateriaal op die lading- en ontladingspotensiaal is teenstrydig, en dit is onmoontlik om een ​​of beperkte verskeie elektrodes / elektroliet / bymiddels tot alle batterystrukturele ontwerp te gebruik. Daarom moet ons in die toekoms fokus op die ontwikkeling van verskillende batterystelsels vir spesifieke elektrodemateriaal.

Terselfdertyd ontwikkel dit ook &39;n polimeer-litium-ioonbatterystelsel met hoë sekuriteit of die ontwikkeling van anorganiese vaste elektroliet met enkelkationgeleidende en vinnige ioonvervoer en hoë termostabiliteit. Daarbenewens is die verbetering van ioniese vloeistofprestasie, die ontwikkeling van eenvoudige en goedkoop sintetiese stelsels ook &39;n belangrike deel van die toekomstige navorsing.