Foarútgong yn ûndersyk nei termyske ferlies fan opladen lithium batterij

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

Abstract: Gearfetting fan &39;e lêste foarútgong en ûntwikkelingsperspektiven foar ûndersyk nei hege feiligens lithium-ion-batterij. Wichtich fan &39;e hege temperatuerstabiliteit fan elektrolyten en elektroden, de oarsaken fan termyske ynstabiliteit fan lithium-ion-batterijen en har meganismen hawwe dúdlik makke dat it besteande kommersjele lithium-ion-batterijsysteem net genôch is by hege temperatueren, stelt foar om elektrolyten op hege temperatueren te ûntwikkeljen, positive en negative modifikaasjes en Eksterne batterijbehear, ensfh. om lithium-ion-batterijen mei hege feiligens te ûntwerpen.

Perspektyf oer de ûntwikkeling fan it technyske perspektyf fan &39;e ûntwikkeling fan feiligens lithium-ion-batterijen. 0 Ynlieding Lithium-ion-batterijen wurde in typyske fertsjintwurdiger fan in nij soarte enerzjy troch syn lege kosten, hege prestaasjes, hege krêft en griene omjouwing, in soad brûkt yn 3C digitale produkten, mobile krêft en elektryske ark. Yn de ôfrûne jierren, fanwege miljeu fersmoarging yntinsivearring en nasjonaal belied begelieding, elektryske auto-basearre elektryske auto merk hat tanommen de fraach nei lithium-ion batterijen, yn it proses fan it ûntwikkeljen fan hege-power lithium-ion batterij systemen, batterij feilichheid saken hawwe lutsen wiidweidich omtinken , Besteande problemen driuwend moatte fierder oplosse.

De temperatuerferoaring fan it batterijsysteem wurdt bepaald troch it ûntstean fan waarmte en ferdield twa faktoaren. It foarkommen fan waarmte fan lithium ion batterij is wichtich wurdt feroarsake troch de reaksje tusken termyske ûntbining en batterij materiaal. Ferminderje de waarmte fan it batterijsysteem en ferbetterje it systeem fan anty-hege temperatuerprestaasjes, it batterijsysteem is feilich.

En lytse draachbere apparatuer lykas mobile tillefoans, de laptop batterij kapasiteit is oer it algemien minder as 2AH, en de macht-type lithium-ion batterij kapasiteit brûkt yn elektryske auto&39;s is oer it generaal grutter as 10ah, en de lokale temperatuer is faak heger as 55 ° C yn normale operaasje, en de ynterne temperatuer sil berikke 300 ° C, Under hege temperatuer of grutte taryf lading en ûntlading omstannichheden sil feroarsaakje waarmte en oplossende reaksje searjes, de opkomst fan waarmte en solvent kant reaksje, úteinlik liedend ta termyske út kontrôle en batterij ferbaarning of eksploazje [3]. Njonken har eigen gemyske reaksjefaktoaren hawwe guon minsken in koartsluting feroarsake troch oververhitting, oerwinning en meganyske ynfloed, guon keunstmjittige faktoaren kinne ek liede ta it foarkommen fan in lithium-ion-batterij om feiligensûngemakken te feroarsaakjen. Dêrom is it wichtich om de prestaasjes fan hege temperatueren fan lithium-ion-batterijen te studearjen en te ferbetterjen.

1 termyske out-of-control oarsaak analyze fan de termyske út kontrôle fan de lithium-ion batterij is wichtich omdat de ynterne temperatuer fan de batterij nimt ta. Op it stuit is it meast brûkte elektrolytsysteem yn kommersjele lithium-ion-batterijen in mingde karbonaatoplossing fan LiPF6. Sokke solvent hat hege volatiliteit, leech flitspunt, heul maklik te ferbaarnen.

Wannear&39;t de ynterne koartsluting feroarsake troch botsing of misfoarme, in grutte taryf lading en ûntslach en ynhelje, sil der in soad waarmte, resultearret yn it ferheegjen fan batterij temperatuer. By it berikken fan in bepaalde temperatuer sil in rige fan ûntbiningsreaksjes soargje dat it thermyske lykwicht fan &39;e batterij ferneatige wurdt. As de waarmte frijjûn troch dizze gemyske reaksjes net yn &39;e tiid evakuearre wurde kin, sil it de fuortgong fan&39; e reaksje fergrutsje, en in searje selsferwaarmingssidereaksjes útlizze.

De batterij temperatuer nimt ta skerp, dat is, "thermyske út kontrôle", úteinlik liedt ta it ferbaarnen fan &39;e batterij, en sels in eksploazje komt serieus. Yn it algemien, de oarsaak fan termyske út kontrôle fan lithium-ion batterij is wichtich yn de termyske ynstabiliteit fan de electrolyte, likegoed as de termyske ynstabiliteit fan electrolyte en positive en negative electrode coexistence. Op it stuit, fan in grut aspekt, is de feiligens fan lithium-ion-batterijen wichtich fan eksterne behear en ynterne ûntwerp om ynterne temperatuer, spanning en loftdruk te kontrolearjen om feiligensdoelen te berikken.

2 Oplosse thermyske out-of-control strategy 2. Eksterne behear 1) PTC (positive temperatuer koëffisjint) komponint: Ynstallearje de PTC komponint yn in lithium ion batterij, dy&39;t beskôget de druk en temperatuer binnen de batterij, en as de batterij wurdt ferwaarme troch overcharge, de batterij is 10. 2) Explosion-proof fentyl: As de batterij is te grut fanwege abnormale, de eksploazje-proof fentyl wurdt ferfoarme, dat sil wurde pleatst binnen de batterij te ferbinen, stopje opladen.

3) Elektroanika: 2 ~ 4 batterijpakketten kinne it elektroanyske circuit-ûntwerp lithium-ion-beskermer fersterkje, oerladen en tefolle ûntslach foarkomme, feiligensûngemakken foarkomme, batterijlibben ferlingje. Fansels hawwe dizze eksterne kontrôlemetoaden in bepaald effekt, mar dizze ekstra apparaten hawwe de kompleksiteit en produksjekosten fan &39;e batterij tafoege, en se kinne it probleem fan batterijfeiligens net folslein oplosse. Dêrom is it needsaaklik om in yntrinsike feiligensbeskermingsmeganisme te fêstigjen.

2.2 It ferbetterjen fan de elektrolytelektrolytelektrolyt as in lithium-ionbatterij, de aard fan &39;e elektrolyt bepaalt direkt de prestaasjes fan&39; e batterij, de kapasiteit fan &39;e batterij, it wurktemperatuerberik, de syklusprestaasjes en feiligensprestaasjes binne wichtich. Op it stuit, kommersjele lithium-ion batterij electrolytic oplossing systemen, de meast brûkte gearstalling is LIPF6, vinyl carbonate en lineêre carbonate.

De foarkant is in ûnmisbere yngrediïnt, en har gebrûk hat ek wat beheiningen yn termen fan batterijprestaasjes. Tagelyk wurdt in grutte hoemannichte leech siedende, leech flitspunt fan karbonaatoplosmiddel brûkt yn &39;e elektrolyt, dy&39;t by legere temperatueren wêze sil. Flash, der is in grutte feiligens gefaar.

Dêrom besykje in protte ûndersikers it elektrolytsysteem te ferbetterjen om de feiligensprestaasjes fan elektrolyten te ferbetterjen. Yn it gefal wêr&39;t it haadlichemmateriaal fan &39;e batterij (ynklusyf it elektrodemateriaal, it diafragmamateriaal, it elektrolytmateriaal) net yn in koarte perioade feroaret, is de stabiliteit fan&39; e elektrolyt in wichtige manier om de feiligens fan lithium-ion-batterijen te ferbetterjen. 2.

2.1 Funksjonele tafoegingsfunksje additieven hawwe minder dosage, rjochte funksje. Dat is, it kin bepaalde makroskopyske prestaasjes fan &39;e batterij signifikant ferbetterje sûnder it produksjeproses te feroarjen sûnder te feroarjen of substansjeel gjin nije batterijkosten.

Dêrom binne funksje-additiven in hot plak wurden yn &39;e hjoeddeistige lithium-ion-batterij, dy&39;t ien fan&39; e meast tasizzende paden is dy&39;t op it stuit de meast tasizzende patogene oplossing binne fan lithium-ion-batterijelektrolyt. It basisgebrûk fan it tafoeging is om te foarkommen dat de batterijtemperatuer te heech is en de batterijspanning is beheind ta it kontrôleberik. Dêrom wurdt it ûntwerp fan it additief ek beskôge út it perspektyf fan &39;e temperatuer en oplaadpotinsjeel.

Flammefertragend tafoeging: It flammefertragende additief kin ek ûnderferdield wurde yn organyske fosfor-flammefertragende additieven, in stikstofbefettende gearstalde flammefertragend additief, in silisium-basearre flammefertragend additief, en in gearstalde flammefertragend additief. 5 wichtige kategoryen. Organyske phosphorescell-flammefertrager: Wichtich omfetsje wat alkylfosfaat, alkylfosfiet, fluorineare fosfaat, en fosfaatnitrilferbiningen.

It flammefertragende meganisme is wichtich foar de kettingreaksje fan flammefertragende molekulen dy&39;t interferearje mei wetterstoffrije radikalen, ek wol bekend as frije radikale capturemeganisme. Additive fergassing ûntbining releases fosfor-befette frije radikalen, it fermogen fan de frije radikalen te beëinigje in kettingreaksje. Fosfaat flammefertrager: Wichtich fosfaat, trietylfosfaat (TEP), tributylfosfaat (TBP), ensfh.

Fosfaatnitrilferbining lykas hexamethylfosfazeen (HMPN), alkylfosfiet lykas trimethylfosfyt (TMPI), trije - (2,2,2-trifluorethyl), fosfit (TT-FP), fluorinearre soere ester, lykas trije-(2,2,2-trifluoroethyl)fosfat (TFP), di-(2,2,2-trifluorethyl)-methylfosfaat (BMP), (2,2,2-trifluorethyl) -dietylfosfaat (TDP), fenylfosfaat (DPOF), ensfh. is in goed flammefertragend additief. It fosfaat hat typysk in relatyf grutte viskositeit, minne elektrogemyske stabiliteit, en de tafoeging fan &39;e flammefertrager hat ek in negatyf effekt op&39; e ionyske konduktiviteit fan &39;e elektrolyt en de sirkulaasje omkearberens fan&39; e elektrolyt, wylst de refractiveness fan &39;e elektrolyt ferheget.

It is algemien: 1 koalstof ynhâld fan nije alkyl groepen; 2 aromaatyske (fenyl) groep diel substituearre alkyl groep; 3 foarmje in siklyske struktuer fosfaat. Organysk halogenearre materiaal (halogenearre solvent): organyske halogenyske flammefertrager is wichtich foar grypgrypgryp. Nei&39;t H ferfongen is troch F, binne syn fysike eigenskippen feroare, lykas fermindering fan smeltpunt, fermindering fan viskositeit, ferbettering fan gemyske en elektrogemyske stabiliteit, ensfh.

De organyske halogenyske flammefertrager is wichtich om fluorocyclyske karbonaten, fluoro-ketenkarbonaten en alkyl-perfluordecane-ether, ensfh. OHMI en oare ferlykjende fluorethyl ether, fluoride-befette fluoride ferbiningen lieten sjen dat de tafoeging fan 33,3% (folume fraksje) 0.

67 mol / lliclo4 / Ec + DEC + PC (folume ratio 1: 1: 1) electrolyte hat in mear Heech flitspunt, de reduksje potinsjeel is heger as de organyske solvent EC, DEC en PC, dat kin fluch foarmje in SEI film op it oerflak fan de natuerlike grafyt, ferbetterjen de earste lading en ûntslach fan Cullen effisjinsje en discharge kapasiteit. De fluoride sels hat net it gebrûk fan &39;e frije radikale capturefunksje fan&39; e flammefertrager dy&39;t hjirboppe beskreaun is, allinich om hege flechtige en flammable ko-solvents te ferwetterjen, dus allinich de folumeferhâlding yn &39;e elektrolyt is meast (70%) As de elektrolyt net flammabel is. Composite flamme brânfertraagjend: De gearstalde flamme brânfertraagjend op it stuit brûkt yn &39;e electrolyte hat in PF ferbining en in NP-klasse ferbining, represintative stoffen hawwe in wichtige hexamethylphosphoride (HMPA), fluorophosphate, ensfh.

Flammefertrager oefenet flammefertragend effekt út troch synergistysk gebrûk fan twa flammefertragende eleminten. FEI et al. Stelt twa NP-flammefertragers MEEP en MEE foar, en har molekulêre formule wurdt werjûn yn figuer 1.

Licf3SO3 / MeEP: PC = 25:75, de electrolyte kin ferminderjen de flammability fan 90%, en de conductivity kin berikke 2,5 × 10-3S / cm. 2) Overcharged additive: In searje reaksjes komme foar as de lithium-ion-batterij oerladen wurdt.

De electrolyte komponint (wichtich is it solvent) inveraffling it oerflak fan oksidative ûntbining reaksjes yn it oerflak fan de positive elektrodes, it gas wurdt generearre en de hoemannichte waarmte wurdt frijlitten, resultearret yn de tanimming fan de ynterne druk fan de batterij en de temperatuer stiging, en de feiligens fan &39;e batterij wurdt serieus beynfloede. Fanút it doelmeganisme is it additief foar overchaulbeskerming wichtich foar it oksidative strip-krêfttype en twa soarten elektryske polymerisaasjetype. Fan it type tafoeging kin it wurde ferdield yn lithiumhalogenide, metallocene-ferbining.

Op it stuit, in overchaled ekstra oanfoljende ekstra adaprase (BP) en cyclohexylbenzene (CHB) op redox anty-overchard tafoegings binne it prinsipe as de oplaad spanning grutter is as de normale cutoff spanning, it additief begjint by de positive elektrodes. De oksidaasjereaksje, it oksidaasjeprodukt diffúsje nei de negative elektrode, en de reduksjereaksje komt foar. Oxidaasje is sletten tusken de positive en negative poalen, absorbearje oerstallige lading.

Syn represintative stoffen hawwe in ferrocene en syn derivative, ferrid 2,2-pyridine en in kompleks fan 1,10-njonken glenoline, thiol derivative. Polymerisaasjeblok anty-fol additief. Representative stoffen binne cyclohexylbenzene, biphenyl en oare stoffen.

As de biphenyl wurdt brûkt as in pre-charged additief, doe&39;t de spanning berikt 4,5 oant 4,7V, de tafoege biphenyl wurdt electrochemically polymerized, it foarmjen fan in laach fan conductive film op it oerflak fan de positive elektrodes, it fergrutsjen fan de ynterne wjerstân fan &39;e batterij, dêrmei beheine de oplaad hjoeddeistige beskerming batterij.

2.2.2 Ion floeibere ion floeibere elektrolyt is folslein gearstald út yin en kation.

Sûnt de ynteri ioanen of kationyske folumes binne swak, de tuskenlizzende is swak, de elektroanen ferdieling is ûnjildich, en de oan-censoon kin wêze frij om te bewegen by keamertemperatuer, dat is floeiber. It kin wurde ferdield yn imidazole, pyrazole, pyridine, quaternary ammonium sâlt, ensfh. Yn ferliking mei it gewoane organyske solvent fan lithium-ion-batterijen hawwe ionyske floeistoffen 5 foardielen: 1 hege thermyske stabiliteit, 200 ° C kin net ûntbine; 2 dampdruk is hast 0, hoege jo gjin soargen te meitsjen oer de batterij; 3 ionyske floeistof is net maklik te ferbaarnen Gjin corrosiveness; 4 hat in hege elektryske conductivity; 5 gemyske of elektrogemyske stabiliteit is goed.

AN of it like foarmje PP13TFSI en 1Mollipf6ec / Dec (1: 1) yn in elektrolyt, dat kin berikke folslein net-brânstof effekten, en add 2 wt% liboB additive yn dit systeem foar in signifikant ferbetterjen ynterface komptabiliteit. It ienige probleem dat moat wurde oplost is de conductivity fan it ion yn it electrolyte systeem. 2.

2.3 Selektearje de termyske stabiliteit fan lithium sâlt hexafluorophosphate (LiPF6) is in soad brûkt electrolyte lithium sâlt yn in commodity lithium-ion batterij. Hoewol syn ienige natuer net optimaal is, is syn totale prestaasjes it foardielichste.

LiPF6 hat lykwols ek syn neidiel, bygelyks, LiPF6 is gemysk en thermodynamysk ynstabyl, en de reaksje komt foar: LIPF (6S) → LIF (S) + PF (5G), de reaksje generearre PF5 is maklik om de organyske solvent yn soerstofatomen oan te fallen Lonely oan elektroanen, wat resulteart yn &39;e iepen lus-reaksje is de solvent-polymerisaasje en hege temperatuerferbannen fan dizze serieuze etherbindingen. Aktueel ûndersyk nei hege temperatuer electrolyte sâlten is konsintrearre yn organyske lithium sâlt fjilden. Representative stoffen binne wichtich mei boron-basearre sâlten, imine-basearre lithium sâlten.

LIB (C2O4) 2 (liboB) is in nij synthesized electrolyte sâlt yn de ôfrûne jierren. It hat in protte treflike eigenskippen, decomposing temperatueren 302 ° C, kin foarmje in stabile SEI film yn in negative elektrodes. Ferbetterje de prestaasjes fan grafyt yn &39;e PC basearre elektrolytyske oplossing, mar syn viskositeit is grut, de impedânsje fan&39; e SEI-film foarme [14].

De ûntbiningstemperatuer fan LIN (SO2CF3) 2 (Litfsi) is 360 ° C, en de ionkonduktiviteit by normale temperatuer is wat leger as LiPF6. De elektrogemyske stabiliteit is goed, en de oksidaasjepotinsje is oer 5.0V, dat is de meast organyske lithium sâlt, mar it Serious corrosie fan Al basis set floeistof.

2.2.4 Polymer Electrolyte In protte commodity lithium ion batterijen brûke flammable en flechtich carbonate solvents, as in lek is wierskynlik te feroarsaakje brân.

Dit is benammen de krêftige lithium-ion-batterij mei hege kapasiteit, hege enerzjytichtens. Yn stee fan gewetenloze polymere elektrolyten te brûken ynstee fan flammable organyske floeibere elektrolyten, kin it de feiligens fan lithium-ion-batterijen signifikant ferbetterje. It ûndersyk fan polymeerelektrolyt, benammen gel-type polymeerelektrolyt, hat grutte foarútgong makke.

Op it stuit is it mei súkses brûkt yn kommersjele lithium-ion-batterijen. Neffens de klassifikaasje fan polymeerlichem is de gelpolymeerelektrolyt wichtich mei de folgjende trije kategoryen: PAN-basearre polymeerelektrolyt, PMMA-polymeerelektrolyt, PVDF-basearre polymeerelektrolyt. De gel-type polymeerelektrolyt is lykwols eins in gefolch fan in kompromis fan in droege polymeerelektrolyt en in floeibere elektrolytkompromis, en gel-type polymerbatterijen hawwe noch in protte wurk te dwaan.

2.3 De positive materiaal kin bepale dat de positive elektrodes materiaal is ynstabyl doe&39;t it opladen steat spanning is boppe 4V, en it is maklik te generearjen in waarmte oplost yn hege temperatueren te ûntbinen soerstof, soerstof en organyske solvents fierder te reagearjen in grut bedrach fan waarmte en oare gassen, ferminderjen de feiligens fan de batterij [2, 17-19]. Dêrom wurdt de reaksje fan &39;e positive elektrode en de elektrolyt beskôge as in wichtige oarsaak fan waarmte.

Oangeande de normale materiaal, ferbetterjen fan de mienskiplike metoade fan syn feiligens is coating modifikaasje. Foar it oerflak coating fan de positive elektrodes materiaal mei MgO, A12O3, SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2, ensfh, kin ferminderjen de reaksje fan Die +-rear posityf en electrolyte wylst it ferminderjen fan de chromatography fan de positive elektrodes, inhibiting de faze feroaring fan de positive elektrodes stof.

Ferbetterje syn strukturele stabiliteit, ferminderjen de oandwaning ferset fan kation yn rooster, dêrmei it ferminderjen fan de sekundêre reaksje fan it sirkulaasje proses. 2.4 Carbon materiaal brûkt op it stuit in lege spesifike oerflak, in hegere lading en ûntslach platfoarm, in lytse lading en ûntslach platfoarm, in relatyf hege termyske stabiliteit, in relatyf goede termyske steat, in relatyf hege thermostability, in relatyf hege thermostability, in relatyf hege thermostability.

Lykas intermediate faze carbon microspheres (MCMB), of Li9Ti5o12 fan spinel struktuer, dat is better as de strukturele stabiliteit fan Laminated grafyt [20]. De metoade fan op it stuit ferbetterjen fan de prestaasjes fan koalstof materiaal is wichtich foar oerflak behanneling (oerflak oksidaasje, oerflak halogenation, koalstof beklaaiïng, coating metaal, metaal okside, polymear coating) of yntrodusearje metalen of net-metallyske doping. 2.

5 It diafragma op it stuit tapast yn kommersjele lithium-ion batterijen is noch altyd in polyolefin materiaal, en syn wichtige neidielen binne hyt en elektrolytyske floeistof ynfiltraasje is min. Om dizze defekten te oerwinnen, hawwe de ûndersikers in protte manieren besocht, lykas op syk nei materialen foar thermyske stabiliteit, of in lyts bedrach fan Al2O3 of SiO2 nanopowdia taheakje, dy&39;t net allinich in mienskiplik diafragma hat, mar hat ek in thermyske stabiliteit fan it positive elektrodemateriaal. gebrûk.

MIAO et al, polyimide nano nonwoven fabrication taret troch elektrostatyske spinmetoade. DR en TGA-lykas karakterisaasje betsjut sjen litte dat it kin net allinne behâlden termyske stabiliteit op 500 ° C, mar ek hawwe better electrolyte ynfiltraasje relatyf oan it CELGARD diafragma. WANG et al taret AL2O3-PVDF nanoskopyske mikroporeuze membraan, dy&39;t goede elektrogemyske eigenskippen en thermyske stabiliteit fertoant, befredigjend it gebrûk fan lithium-ion-batterijskieders.

3 Gearfetting en sjoch út nei lithium-ion batterijen foar elektryske auto&39;s en enerzjy opslach, dat is folle grutter as lytse elektroanyske apparatuer, en it gebrûk omjouwing is komplisearre. Gearfetsjend kinne wy ​​​​sjogge dat syn feiligens fier fan oplost is en it hjoeddeistige technyske knelpunt wurden is. Folgjende wurk moat wêze yn djipte oan de termyske effekt dat de batterij kin resultearje yn nei abnormale operaasje, en fine in effektive manier te ferbetterjen de feiligens prestaasjes fan lithium ion batterij.

Op it stuit is it gebrûk fan fluor-befette solvent en flammefertragende additieven in wichtige rjochting foar it ûntwikkeljen fan in feiligens-type lithium-ion-batterij. Hoe elektrogemyske prestaasjes en feiligens op hege temperatueren te balansearjen sil takomstich ûndersyksfokus wêze. Bygelyks, in hege-optreden gearstalde flamme brânfertraagjend yntegraal yntegrearre set P, N, F, en CL wurdt ûntwikkele, en in organysk oplosmiddel mei in hege siedpunt, in hege flitspunt wurdt ûntwikkele, en in electrolytic oplossing fan hege feiligens prestaasjes wurdt produsearre.

Composite flammefertragers, additieven mei dûbele funksje sille ek takomstige ûntwikkelingstrends wurde. Oangeande de lithium ion batterij elektrodes materiaal, it oerflak gemyske eigenskippen fan it materiaal binne oars, de mjitte fan gefoelichheid fan de elektrodes materiaal op de lading en ûntlading potinsjeel is inkonsekwint, en it is ûnmooglik om te brûken ien of beheind ferskate elektrodes / electrolyte / tafoegings oan alle batterij struktureel ûntwerp. Dêrom moatte wy yn &39;e takomst rjochtsje op it ûntwikkeljen fan ferskate batterijsystemen foar spesifike elektrodesmaterialen.

Tagelyk ûntwikkelet it ek in polymeer lithium-ion-batterijsysteem mei hege feiligens as de ûntwikkeling fan anorganyske bêst elektrolyt mei ien kation-geliedend en fluch iontransport en hege thermostabiliteit. Derneist is it ferbetterjen fan ionyske floeibere prestaasjes, it ûntwikkeljen fan ienfâldige en goedkeape syntetyske systemen ek in wichtich ûnderdiel fan it takomstige ûndersyk.