Напредак у истраживању термичког губитка пуњења литијумске батерије

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

Апстракт: Резиме најновијих достигнућа и могућности развоја истраживања литијум-јонских батерија високе безбедности. Важно од високе температурне стабилности електролита и електрода, узроци термичке нестабилности литијум-јонских батерија и њихових механизама су разјаснили да је постојећи комерцијални систем литијум-јонских батерија неадекватан при високим температурама, предлаже развој високотемпературних електролита, позитивне и негативне модификације и екстерно управљање батеријама итд. за пројектовање литијум-јонских батерија високе безбедности.

Перспектива развоја техничке перспективе развоја сигурносних литијум-јонских батерија. 0 Увод Литијум-јонске батерије постају типичан представник нове врсте енергије због ниске цене, високих перформанси, велике снаге и зеленог окружења, које се широко користе у 3Ц дигиталним производима, мобилним електричним и електричним алатима. Последњих година, због интензивирања загађења животне средине и смерница националне политике, тржиште електричних возила засновано на електричним возилима повећало је потражњу за литијум-јонским батеријама, у процесу развоја система литијум-јонских батерија велике снаге, питања безбедности батерија привукла су велику пажњу, постојеће проблеме хитно треба даље решавати.

Промена температуре акумулаторског система одређена је појавом топлоте и распоређена два фактора. Појава топлоте литијум-јонске батерије је важна узрокована реакцијом између термичког разлагања и материјала батерије. Смањите топлоту система батерија и побољшајте систем перформанси против високих температура, систем батерија је сигуран.

И мала преносива опрема као што су мобилни телефони, капацитет батерије лаптопа је генерално мањи од 2АХ, а капацитет литијум-јонске батерије типа снаге који се користи у електричним возилима је углавном већи од 10 Ах, а локална температура је често виша од 55 ° Ц током нормалног рада, а унутрашња температура ће достићи 300 ° Ц, под високом температуром или великом брзином пуњења и услова пражњења, бочна реакција ће изазвати пораст органске топлоте и пражњења. што на крају доводи до термичке ван контроле и сагоревања или експлозије батерије [3]. Поред сопствених фактора хемијског одговора, неки људи имају кратак спој узрокован прегревањем, претицањем и механичким утицајем, неки вештачки фактори такође могу довести до појаве литијум-јонске батерије да изазову безбедносне несреће. Због тога је важно проучити и побољшати перформансе литијум-јонских батерија на високим температурама.

1 термална ван контроле узрока анализе термалне ван контроле литијум-јонске батерије је важна јер се унутрашња температура батерије повећава. Тренутно, најраспрострањенији систем електролита у комерцијалним литијум-јонским батеријама је мешани карбонатни раствор ЛиПФ6. Такав растварач има високу испарљивост, ниску тачку паљења, веома је лак за сагоревање.

Када је унутрашњи кратки спој узрокован сударом или деформисан, велика брзина пуњења и пражњења и претицања, биће много топлоте, што ће резултирати подизањем температуре батерије. Када се достигне одређена температура, низ реакција распадања ће довести до уништења топлотне равнотеже батерије. Када се топлота ослобођена овим хемијским реакцијама не може евакуисати на време, то ће погоршати напредовање реакције и покренути низ споредних реакција самозагревања.

Температура батерије нагло расте, односно „термичка ван контроле“, што на крају доводи до сагоревања батерије, па чак и до озбиљне експлозије. Генерално, узрок термичке ван контроле литијум-јонске батерије је важан у термичкој нестабилности електролита, као и термичкој нестабилности електролита и коегзистенцији позитивне и негативне електроде. Тренутно, са великог аспекта, безбедност литијум-јонских батерија је важна од спољашњег управљања и унутрашњег дизајна за контролу унутрашње температуре, напона и ваздушног притиска како би се постигле безбедносне сврхе.

2 Решите стратегију термичке ван контроле 2. Екстерно управљање 1) ПТЦ (позитивни температурни коефицијент) компонента: Инсталирајте ПТЦ компоненту у литијум-јонску батерију, која узима у обзир притисак и температуру унутар батерије, а када се батерија загреје прекомерним пуњењем, батерија је 10 Отпор се повећава да би се ограничила струја, а напон између позитивног и негативног пола се смањује на безбедан напон како би се остварила аутоматска заштитна функција батерије. 2) Вентил отпоран на експлозију: Када је батерија превелика због абнормалности, вентил отпоран на експлозију је деформисан, који ће бити постављен унутар батерије да се повеже, зауставите пуњење.

3) Електроника: 2 ~ 4 пакета батерија могу побољшати литијум јонски заштитник дизајна електронског кола, спречити прекомерно пуњење и прекомерно пражњење, спречити сигурносне незгоде, продужити век трајања батерије. Наравно, ове екстерне методе контроле имају одређени ефекат, али ови додатни уређаји су додали сложеност и трошкове производње батерије и не могу у потпуности да реше проблем безбедности батерије. Због тога је неопходно успоставити механизам заштите унутрашње безбедности.

2.2 Побољшање електролита електролита као литијум-јонске батерије, природа електролита директно одређује перформансе батерије, капацитет батерије, опсег радне температуре, перформансе циклуса и безбедносне перформансе су важни. Тренутно, комерцијални системи електролитског раствора литијум-јонских батерија, најшире коришћени састав је ЛИПФ6, винил карбонат и линеарни карбонат.

Предња страна је неизоставан састојак, а њихова употреба такође има нека ограничења у погледу перформанси батерије. Истовремено, у електролиту се користи велика количина ниског кључања, ниске тачке паљења карбонатног растварача, који ће бити на нижим температурама. Фласх, постоји велика опасност по безбедност.

Због тога многи истраживачи покушавају да побољшају систем електролита како би побољшали безбедносне перформансе електролита. У случају да се главни материјал батерије (укључујући материјал електроде, материјал дијафрагме, материјал електролита) не промени у кратком временском периоду, стабилност електролита је важан начин да се побољша безбедност литијум-јонских батерија. 2.

2.1 Функционална адитивна функција Адитиви имају мању дозу, циљану карактеристику. То јест, може значајно побољшати одређене макроскопске перформансе батерије без промене производног процеса без промене или суштински без нових трошкова батерије.

Стога су функционални адитиви постали вруће место у данашњој литијум-јонској батерији, што је један од најперспективнијих путева који су тренутно најперспективније патогено решење електролита литијум-јонских батерија. Основна употреба адитива је да спречи да температура батерије буде превисока и да је напон батерије ограничен на контролни опсег. Стога се дизајн адитива такође разматра из перспективе температуре и потенцијала пуњења.

Адитив за успоравање пламена: Адитив за успоравање пламена се такође може поделити на органске фосфорне адитиве за успоравање пламена, сложени адитив за успоравање пламена који садржи азот, адитив за успоравање пламена на бази силицијума и композитни адитив за успоравање пламена. 5 важних категорија. Успоривач горења органских фосфорних ћелија: Важна су једињења алкил фосфата, алкил фосфита, флуорованог фосфата и фосфат нитрила.

Механизам успоравања пламена је важан за ланчану реакцију молекула успоривача пламена који ометају слободне радикале водоника, такође познат као механизам хватања слободних радикала. Разлагање адитивном гасификацијом ослобађа слободне радикале који садрже фосфор, способност слободних радикала да прекину ланчану реакцију. Фосфат успоривач пламена: Важан фосфат, триетил фосфат (ТЕП), трибутил фосфат (ТБП) итд.

Фосфатно нитрилно једињење као што је хексаметил фосфазен (ХМПН), алкил фосфит као што је триметил фосфит (ТМПИ), три-(2,2,2-трифлуороетил), фосфит (ТТ-ФП), естар флуороване киселине, као што је три-(2,2,2-трифлуороетил) (ТФП) ди-(2,2,2-трифлуороетил)-метил фосфат (БМП), (2,2,2-трифлуороетил) - диетил фосфат (ТДП), фенилфосфат (ДПОФ) итд. је добар адитив који успорава пламен. Фосфат типично има релативно велики вискозитет, лошу електрохемијску стабилност, а додатак успоривача пламена такође има негативан утицај на јонску проводљивост електролита и реверзибилност циркулације електролита док повећава рефракциону способност електролита.

Обично је: 1 садржај угљеника у новим алкил групама; 2 ароматична (фенил) група супституисана алкил група; 3 формирају фосфат цикличне структуре. Органски халогенисани материјал (халогенизовани растварач): органски халогени успоривач пламена је важан за грип грип грипа. Након што је Х замењен са Ф, његова физичка својства су се променила, као што је смањење тачке топљења, смањење вискозитета, побољшање хемијске и електрохемијске стабилности итд.

Органски халогени успоривач пламена је важан да укључује флуороцикличне карбонате, флуоро-ланчане карбонате и алкил-перфлуородекан етар, итд. ОХМИ и друга упоредна флуороретил етар, флуоридна једињења која садрже флуор су показала да додатак 33,3% (запремински удео) 0.

67 мол / ллицло4 / Ец + ДЕЦ + ПЦ (однос запремине 1: 1: 1) електролит има више високу тачку паљења, потенцијал редукције је већи од органског растварача ЕЦ, ДЕЦ и ПЦ, који може брзо формирати СЕИ филм на површини природног графита, побољшати прво пуњење и пражњење ефикасности Цуллен-а и пражњења. Сам флуорид нема употребу функције хватања слободних радикала горе описаног успоривача пламена, само да разблажи високо испарљиве и запаљиве ко-раствараче, тако да је само запремински однос у електролиту углавном (70%) када електролит није запаљив. Композитни успоривач пламена: Композитни успоривач пламена који се тренутно користи у електролиту има једињење ПФ и једињење класе НП, репрезентативне супстанце имају важан хексаметилфосфорид (ХМПА), флуорофосфат итд.

Успоривач пламена испољава ефекат успорења пламена синергијском употребом два елемента успоривача пламена. ФЕИ ет ал. Предлаже два НП успоривача пламена МЕЕП и МЕЕ, а његова молекулска формула је приказана на слици 1.

Лицф3СО3 / МеЕП :ПЦ = 25:75, електролит може смањити запаљивост за 90%, а проводљивост може да достигне 2,5 × 10-3С / цм. 2) Препуњени адитив: Низ реакција се дешава када се литијум-јонска батерија препуни.

Компонента електролита (важан је растварач) продире на површину оксидативних реакција разлагања на површини позитивне електроде, ствара се гас и ослобађа се количина топлоте, што доводи до повећања унутрашњег притиска батерије и пораста температуре, а сигурност батерије је озбиљно угрожена. Од наменског механизма, адитив за заштиту од прекомерног преласка је важан за оксидативну снагу за уклањање и две врсте електричне полимеризације. Од врсте адитива, може се поделити на литијум халогенид, металоцен једињење.

Тренутно, додатни додатни додатни адапраза (БП) и циклохексилбензен (ЦХБ) на редокс анти-оверцхард адитивима су принцип када напон пуњења премашује нормални гранични напон, адитив почиње на позитивној електроди. Реакција оксидације, производ оксидације дифундује на негативну електроду и долази до реакције редукције. Оксидација је затворена између позитивног и негативног пола, апсорбује вишак наелектрисања.

Његове репрезентативне супстанце имају фероцен и његов дериват, ферид 2,2-пиридин и комплекс 1,10-суседног гленолина, дериват тиола. Блок полимеризације адитив против пуњења. Репрезентативне супстанце укључују циклохексилбензен, бифенил и друге супстанце.

Када се бифенил користи као претходно напуњени адитив, када напон достигне 4,5 до 4,7 В, додати бифенил се електрохемијски полимеризује, формирајући слој проводљивог филма на површини позитивне електроде, повећавајући унутрашњи отпор батерије, чиме се ограничава заштитна батерија струје пуњења.

2.2.2 Јонски течни јони течни електролит је у потпуности састављен од јина и катјона.

Пошто су међујони или катјонски запремине слаби, интермедијер је слаб, дистрибуција електрона је неуједначена, а оан-цензун може слободно да се креће на собној температури, што је течно. Може се поделити на имидазол, пиразол, пиридин, кватернарну амонијумову со итд. У поређењу са обичним органским растварачем литијум-јонских батерија, јонске течности имају 5 предности: 1 висока термичка стабилност, 200 ° Ц се не може распасти; 2 притисак паре је скоро 0, не морате да бринете о батерији; 3 јонска течност није лако сагорети Нема корозивности; 4 има високу електричну проводљивост; 5 хемијска или електрохемијска стабилност је добра.

АН или слично формирају ПП13ТФСИ и 1Моллипф6ец / Дец (1:1) у електролит, који може постићи потпуно не-гориво ефекте, и додати 2 вт% либоБ адитива у овај систем да би се значајно побољшала компатибилност интерфејса. Једини проблем који треба решити је проводљивост јона у систему електролита. 2.

2.3 Одабир термичке стабилности литијумове соли хексафлуорофосфат (ЛиПФ6) је широко коришћена литијумова со електролита у робној литијум-јонској батерији. Иако његова појединачна природа није оптимална, његове укупне перформансе су најповољније.

Међутим, ЛиПФ6 такође има свој недостатак, на пример, ЛиПФ6 је хемијски и термодинамички нестабилан, а реакција се дешава: ЛИПФ (6С) → ЛИФ (С) + ПФ (5Г), реакција генерисана ПФ5 је лако напасти органски растварач у атому кисеоника Усамљен за електроне, што доводи до отворене петље и реакција раствора је озбиљна. високе температуре. Тренутна истраживања соли електролита високе температуре концентрисана су у пољима органских литијумових соли. Репрезентативне супстанце су важне код соли на бази бора, литијумових соли на бази имина.

ЛИБ (Ц2О4) 2 (либоБ) је новосинтетизована со електролита последњих година. Има многа одлична својства, температуре разлагања 302 ° Ц, може формирати стабилан СЕИ филм у негативној електроди. Побољшајте перформансе графита у електролитичком раствору заснованом на ПЦ-у, али је његов вискозитет велики, формирана импеданса СЕИ филма [14].

Температура распадања ЛИН (СО2ЦФ3) 2 (Литфси) је 360 ° Ц, а јонска проводљивост на нормалној температури је нешто нижа од ЛиПФ6. Електрохемијска стабилност је добра, а оксидациони потенцијал је око 5,0 В, што је најорганскија литијумова со, али је озбиљна корозија Ал течности са базом.

2.2.4 Полимерни електролит Многе стандардне литијум-јонске батерије користе запаљиве и испарљиве карбонатне раствараче, ако је вероватно да ће цурење изазвати пожар.

Ово је посебно моћна литијум-јонска батерија великог капацитета и велике густине енергије. Уместо коришћења бескрупулозних полимерних електролита уместо запаљивих органских течних електролита, може значајно побољшати безбедност литијум-јонских батерија. Истраживање полимерног електролита, посебно полимерног електролита гела, постигло је велики напредак.

Тренутно се успешно користи у комерцијалним литијум-јонским батеријама. Према класификацији полимерног тела, гел полимерни електролит је важан са следеће три категорије: полимерни електролит на бази ПАН-а, полимерни електролит ПММА, полимерни електролит на бази ПВДФ-а. Међутим, полимерни електролит типа гела је заправо резултат компромиса сувог полимерног електролита и компромиса течног електролита, а полимерне батерије типа гела имају још много посла.

2.3 Позитивни материјал може утврдити да је материјал позитивне електроде нестабилан када је напон пуњења изнад 4В, и лако је генерисати топлоту растворену на високим температурама како би се разградио кисеоник, кисеоник и органски растварачи и даље реагују са великом количином топлоте и других гасова, смањујући сигурност батерије [2, 17-19]. Због тога се реакција позитивне електроде и електролита сматра важним узроком топлоте.

Што се тиче нормалног материјала, побољшати уобичајени метод његове сигурности је модификација премаза. За површински премаз материјала позитивне електроде са МгО, А12О3, СиО2, ТиО2, ЗнО, СнО2, ЗрО2, итд., Може смањити реакцију Дие +-задњег позитивног и електролита уз смањење хроматографије позитивне електроде, инхибирајући фазну промену супстанце позитивне електроде.

Побољшати његову структурну стабилност, смањити отпорност катјона на поремећаје у решетки, чиме се смањује секундарна реакција процеса циркулације. 2.4 Угљенични материјал тренутно користи ниску специфичну површину, већу платформу за пуњење и пражњење, малу платформу за пуњење и пражњење, релативно високу термичку стабилност, релативно добро термичко стање, релативно високу термостабилност, релативно високу термостабилност, релативно високу термостабилност.

Као што су угљеничне микросфере средње фазе (МЦМБ), или Ли9Ти5о12 структуре спинела, што је боље од структурне стабилности ламинираног графита [20]. Метода тренутног побољшања перформанси угљеничних материјала је важна за површинску обраду (површинска оксидација, површинско халогенирање, облагање угљеником, метал за облагање, метални оксид, полимерни премаз) или увођење металног или неметалног допинга. 2.

5 Дијафрагма која се тренутно примењује у комерцијалним литијум-јонским батеријама је још увек полиолефински материјал, а њени важни недостаци су врућа и слаба инфилтрација електролитичке течности. Да би превазишли ове недостатке, истраживачи су покушали на много начина, као што су тражење материјала за термичку стабилност или додавање мале количине Ал2О3 или СиО2 наноповдиа, који не само да има заједничку дијафрагму, већ има и термичку стабилност материјала позитивне електроде. користити.

МИАО и сарадници, полиимидна нано неткана производња припремљена методом електростатичког предења. ДР и ТГА-лике карактеристике показују да не само да може да одржи термичку стабилност на 500 ° Ц, већ има и бољу инфилтрацију електролита у односу на ЦЕЛГАРД дијафрагму. ВАНГ и сарадници су припремили АЛ2О3-ПВДФ наноскопску микропорозну мембрану, која показује добре електрохемијске особине и термичку стабилност, задовољавајући употребу сепаратора литијум-јонских батерија.

3 Резимирајте и радујемо се литијум-јонским батеријама за електрична возила и складиштење енергије, које су много веће од мале електронске опреме, а окружење употребе је компликованије. Укратко, можемо видети да је њена безбедност далеко од решавања и да је постала тренутно техничко уско грло. Накнадни рад би требало да буде дубински до термичког ефекта до којег батерија може да доведе након ненормалног рада, и да се пронађе ефикасан начин за побољшање безбедносних перформанси литијум-јонске батерије.

Тренутно је употреба растварача који садрже флуор и адитива за успоравање пламена важан правац за развој литијум-јонске батерије безбедног типа. Како уравнотежити електрохемијске перформансе и сигурност при високим температурама биће фокус будућих истраживања. На пример, развијен је интегрисани интегрални сет П, Н, Ф и ЦЛ са високим перформансама, отпоран на ватру, и развијен је органски растварач који има високу тачку кључања, високу тачку паљења и производи електролитичко решење високих безбедносних перформанси.

Композитни успоривачи пламена, адитиви са двоструком функцијом такође ће постати трендови будућег развоја. Што се тиче материјала електроде литијум-јонске батерије, хемијска својства материјала су различита, степен осетљивости материјала електроде на потенцијал пуњења и пражњења је недоследан и немогуће је користити једну или ограничено неколико електрода / електролита / адитива за све конструкцијске конструкције батерије. Стога би се у будућности требало фокусирати на развој различитих система батерија за специфичне материјале електрода.

У исто време, такође развија систем полимерних литијум-јонских батерија са високом безбедношћу или развој неорганског чврстог електролита који има проводљив један катјон и брз транспорт јона и високу термостабилност. Поред тога, побољшање перформанси јонске течности, развој једноставних и јефтиних синтетичких система је такође важан део будућих истраживања.