Досягнення в дослідженні теплових втрат при зарядці літієвої батареї

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Onye na-ebubata ọdụ ọkụ nwere ike ibugharị

Анотація: Короткий огляд останніх досягнень і перспектив розвитку досліджень літій-іонних батарей високого рівня безпеки. Важливо від високотемпературної стабільності електролітів та електродів, причин термічної нестабільності літій-іонних батарей та їх механізмів з’ясовано, що існуюча комерційна система літій-іонних батарей є неадекватною при високих температурах, пропонує розробити високотемпературні електроліти, позитивні та негативні модифікації та зовнішнє керування батареями тощо. розробити літій-іонні батареї високого рівня безпеки.

Перспективи розвитку технічної перспективи розвитку безпечних літій-іонних акумуляторів. 0 Вступ Літій-іонні батареї стають типовим представником нового типу енергії завдяки своїй низькій вартості, високій продуктивності, високій потужності та екологічному середовищу, широко використовуються в цифрових продуктах 3C, мобільних джерелах живлення та електричних інструментах. В останні роки через посилення забруднення навколишнього середовища та національні політичні вказівки ринок електромобілів на основі електромобілів збільшив попит на літій-іонні батареї, у процесі розробки систем літій-іонних акумуляторів високої потужності питання безпеки акумуляторів привернули велику увагу. Існуючі проблеми терміново потребують подальшого вирішення.

Зміна температури акумуляторної системи визначається появою тепла і розподіленим двома факторами. Виникнення тепла літій-іонної батареї є важливим через реакцію між термічним розкладанням і матеріалом батареї. Зменшіть нагрівання акумуляторної системи та покращте систему захисту від високої температури, система акумуляторної батареї безпечна.

І невелике портативне обладнання, таке як мобільні телефони, ємність батареї ноутбука, як правило, менше 2AH, а ємність літій-іонної батареї силового типу, яка використовується в електромобілях, як правило, перевищує 10ah, і місцева температура часто перевищує 55 °C під час нормальної роботи, а внутрішня температура сягатиме 300 °C. За високої температури або в умовах високої швидкості заряджання та розряджання, підвищення температури та температура горючості органічного розчинника спричинить низку побічних реакцій. в кінцевому підсумку це призводить до виходу тепла з-під контролю та згоряння або вибуху батареї [3]. Окрім власних факторів хімічної реакції, деякі люди мають коротке замикання, викликане перегрівом, обгоном та механічним впливом, деякі штучні фактори також можуть призвести до виникнення літій-іонної батареї, щоб спричинити нещасні випадки безпеки. Тому важливо вивчати та покращувати високотемпературні характеристики літій-іонних батарей.

1 Аналіз причин виходу з-під контролю нагрівання літій-іонної батареї є важливим, оскільки внутрішня температура батареї підвищується. В даний час найбільш широко використовуваною системою електроліту в комерційних літій-іонних батареях є змішаний карбонатний розчин LiPF6. Такий розчинник має високу летючість, низьку температуру займання, дуже легко горить.

Коли внутрішнє коротке замикання, спричинене зіткненням або деформацією, велика швидкість заряду, розряду та обгону, буде багато тепла, що призведе до підвищення температури батареї. При досягненні певної температури серія реакцій розкладання призведе до порушення теплового балансу батареї. Якщо тепло, що виділяється під час цих хімічних реакцій, не може бути вчасно відведено, це посилить прогресування реакції та запустить низку побічних реакцій самонагрівання.

Температура батареї різко підвищується, тобто «тепло виходить з-під контролю», що в кінцевому підсумку призводить до згоряння батареї і навіть до серйозного вибуху. Загалом, причиною термічного виходу з-під контролю літій-іонної батареї є важлива термічна нестабільність електроліту, а також термічна нестабільність електроліту та співіснування позитивного та негативного електродів. В даний час, з великого аспекту, безпека літій-іонних акумуляторів важлива від зовнішнього управління та внутрішньої конструкції для контролю внутрішньої температури, напруги та тиску повітря для досягнення цілей безпеки.

2 Вирішіть стратегію термічного виходу з-під контролю 2. Зовнішнє керування 1) Компонент PTC (позитивний температурний коефіцієнт): установіть компонент PTC в літій-іонну батарею, яка враховує тиск і температуру всередині батареї, і коли батарея нагрівається через перезаряд, батарея становить 10. Опір збільшується для обмеження струму, а напруга між позитивним і негативним полюсами знижується до безпечної напруги для реалізації функції автоматичного захисту батареї. 2) Вибухозахищений клапан: якщо батарея занадто велика через ненормальний стан, вибухозахищений клапан деформується, який буде розміщено всередині батареї, яку потрібно підключити, припиніть зарядку.

3) Електроніка: 2 ~ 4 акумуляторні блоки можуть прикрасити літій-іонний протектор електронної схеми, запобігти перезаряду та надмірному розряду, запобігти нещасним випадкам, подовжити термін служби батареї. Звичайно, ці зовнішні методи контролю мають певний ефект, але ці додаткові пристрої додали складності та вартості виробництва батареї, і вони не можуть повністю вирішити проблему безпеки батареї. Тому необхідно встановити механізм захисту іскробезпеки.

2.2 Поліпшення електроліту електроліту як літій-іонної батареї природа електроліту безпосередньо визначає продуктивність батареї, ємність батареї, діапазон робочих температур, продуктивність циклу та продуктивність безпеки є важливими. В даний час у комерційних системах електролітичних розчинів літій-іонних акумуляторів найбільш широко використовується композиція LIPF6, вінілкарбонату та лінійного карбонату.

Передня панель є незамінним компонентом, і її використання також має деякі обмеження щодо продуктивності акумулятора. У той же час, велика кількість низькокиплячого, низькотемпературного спалаху карбонатного розчинника використовується в електроліті, який буде при більш низьких температурах. Флеш, існує велика загроза безпеці.

Тому багато дослідників намагаються вдосконалити електролітну систему, щоб підвищити безпечність електролітів. У випадку, коли основний матеріал корпусу акумулятора (включаючи матеріал електрода, матеріал діафрагми, матеріал електроліту) не змінюється протягом короткого періоду часу, стабільність електроліту є важливим засобом підвищення безпеки літій-іонних акумуляторів. 2.

2.1 Функціональна адитивна функція добавки мають меншу дозування, цільову функцію. Тобто це може значно покращити певну макроскопічну продуктивність батареї без зміни виробничого процесу без зміни або суттєвої відсутності нових витрат на батарею.

Таким чином, функціональні добавки стали гарячою точкою в сучасній літій-іонній батареї, що є одним із найперспективніших шляхів, які в даний час є найбільш перспективним патогенним розчином електроліту літій-іонної батареї. Основне використання добавки полягає в тому, щоб запобігти занадто високій температурі батареї та обмеженню напруги батареї в діапазоні контролю. Тому конструкція присадки також розглядається з точки зору температури та зарядного потенціалу.

Вогнезахисна добавка: вогнезахисну добавку також можна розділити на органічні фосфорні вогнезахисні добавки, азотовмісну складну вогнезахисну добавку, вогнезахисну добавку на основі кремнію та композитну вогнезахисну добавку. 5 важливих категорій. Органічні фосфорно-клітинні вогнезахисні речовини: важливі включають деякі алкілфосфатні, алкілфосфітні, фторовані фосфатні та фосфатнітрильні сполуки.

Вогнезахисний механізм важливий для ланцюгової реакції вогнезахисних молекул, що перешкоджають вільним радикалам водню, також відомий як механізм захоплення вільних радикалів. Адитивне газифікаційне розкладання вивільняє вільні радикали, що містять фосфор, здатність вільних радикалів припиняти ланцюгову реакцію. Фосфатний антипірен: важливий фосфат, триетилфосфат (TEP), трибутилфосфат (TBP) тощо.

Фосфатна нітрильна сполука, така як гексаметилфосфазен (HMPN), алкілфосфіт, такий як триметилфосфіт (TMPI), три-(2,2,2-трифторетил), фосфіт (TT-FP), ефір фторованої кислоти, такий як три-(2,2,2-трифторетил) фосфат (TFP), ді-(2,2,2-трифторетил)метилфосфат (BMP) , (2,2,2-трифторетил) - діетилфосфат (TDP), фенілфосфат (DPOF) та ін. є хорошою вогнезахисною добавкою. Фосфат зазвичай має відносно велику в&39;язкість, низьку електрохімічну стабільність, а додавання антипірену також негативно впливає на іонну провідність електроліту та оборотність циркуляції електроліту, одночасно збільшуючи коефіцієнт заломлення електроліту.

Зазвичай це: 1 вміст вуглецю в нових алкільних групах; 2 ароматична (фенільна) група, заміщена алкільна група; 3 утворюють фосфат циклічної структури. Органічний галогенований матеріал (галогенований розчинник): органічний галогенний антипірен важливий для грипу грипу. Після заміни H на F його фізичні властивості змінюються, наприклад, зниження температури плавлення, зменшення в’язкості, підвищення хімічної та електрохімічної стабільності тощо.

Органічний галогенний антипірен важливо включати фторциклічні карбонати, фторланцюгові карбонати та алкілперфтордекановий ефір тощо. OHMI та інші порівняльні фторетилові ефіри, фторвмісні фторидні сполуки показали, що додавання 33,3% (об’ємна частка) 0.

67 моль / lliclo4 / Ec + DEC + PC (об&39;ємне співвідношення 1: 1: 1) електроліт має більш високу температуру спалаху, потенціал відновлення вищий, ніж органічний розчинник EC, DEC і PC, який може швидко утворювати плівку SEI на поверхні природного графіту, покращувати ефективність першого заряду та розряду Каллена та розрядну здатність. Сам фторид не має функції захоплення вільних радикалів антипірену, описаної вище, лише для розведення високолетких і легкозаймистих співрозчинників, тому лише об’ємне співвідношення в електроліті є переважно (70%), коли електроліт не є горючим. Композитний антипірен: композитний антипірен, який зараз використовується в електроліті, містить сполуку PF і сполуку класу NP, репрезентативні речовини містять важливий гексаметилфосфорид (HMPA), фторфосфат тощо.

Вогнезахисний засіб забезпечує вогнезахисний ефект шляхом синергічного використання двох вогнезахисних елементів. FEI та ін. Пропонує два антипірени NP MEEP і MEE, а їх молекулярну формулу показано на малюнку 1.

Licf3SO3 / MeEP :PC = 25:75, електроліт може знизити займистість на 90%, а провідність може досягати 2,5 × 10-3S / см. 2) Перезаряджена добавка: низка реакцій відбувається, коли літій-іонний акумулятор перезаряджається.

Компонент електроліту (важливим є розчинник), переміщуючи поверхню реакцій окисного розкладання на поверхні позитивного електрода, утворює газ і виділяє кількість тепла, що призводить до збільшення внутрішнього тиску батареї та підвищення температури, і безпека батареї серйозно страждає. З механізму цільового призначення добавка для захисту від капітального ремонту важлива для типу потужності окислювального видалення та двох типів типу електричної полімеризації. За типом добавки його можна розділити на галогенід літію, металоценову сполуку.

В даний час додатковий додатковий адапраз (BP) і циклогексилбензол (CHB) на окислювально-відновних добавках проти перезарядки є принципом, коли напруга заряджання перевищує нормальну напругу відсічення, добавка починається з позитивного електрода. Реакція окислення, продукт окислення дифундує до негативного електрода, і відбувається реакція відновлення. Окислення замикається між позитивним і негативним полюсами, поглинає надлишковий заряд.

Репрезентативними речовинами є фероцен і його похідне, ферид 2,2-піридин і комплекс 1,10-суміжного гленоліну, похідне тіолу. Антинаповнена добавка блоку полімеризації. Репрезентативні речовини включають циклогексилбензол, біфеніл та інші речовини.

Коли біфеніл використовується як попередньо заряджена добавка, коли напруга досягає 4,5-4,7 В, доданий біфеніл електрохімічно полімеризується, утворюючи шар провідної плівки на поверхні позитивного електрода, збільшуючи внутрішній опір батареї, тим самим обмежуючи зарядний струм захисту батареї.

2.2.2 Іонний рідкий іонний рідкий електроліт повністю складається з інь та катіону.

Оскільки внутрішні іони або катіонні об’єми слабкі, проміжна сполука слабка, розподіл електронів нерівномірний, і оан-цензон може вільно рухатися при кімнатній температурі, оскільки він є рідким. Його можна розділити на імідазол, піразол, піридин, сіль четвертинного амонію тощо. У порівнянні зі звичайним органічним розчинником літій-іонних батарей, іонні рідини мають 5 переваг: 1 висока термічна стабільність, 200 ° C не може розкладатися; 2 тиск пари майже 0, не потрібно турбуватися про акумулятор; 3 іонну рідину непросто спалити. Відсутність корозії; 4 має високу електропровідність; 5 хімічна або електрохімічна стабільність добра.

AN або подібне утворює PP13TFSI та 1Mollipf6ec / Dec (1:1) в електроліт, який може досягти повністю не паливних ефектів, і додайте 2 мас.% присадки liboB у цю систему, щоб значно покращити сумісність інтерфейсу. Єдина проблема, яку необхідно вирішити, це провідність іона в системі електроліту. 2.

2.3 Вибір термічної стабільності гексафторфосфату літієвої солі (LiPF6) є широко використовуваним електролітом літієвої солі в стандартних літій-іонних акумуляторах. Хоча його єдина природа не є оптимальною, його загальна продуктивність є найбільш вигідною.

Однак LiPF6 також має недоліки, наприклад, LiPF6 є хімічно та термодинамічно нестабільним, і відбувається реакція: LIPF (6S) → LIF (S) + PF (5G), реакція, що утворюється, PF5 легко атакує органічний розчинник в атомі кисню. Самотній для електронів, що призводить до відкритої полімеризації та ефірних зв’язків розчинника, ця реакція особливо серйозна при високі температури. Сучасні дослідження високотемпературних солей електролітів зосереджені на родовищах органічних літієвих солей. Репрезентативні речовини важливі для солей на основі бору, солей літію на основі іміну.

LIB (C2O4) 2 (liboB) — нещодавно синтезована сіль електроліту в останні роки. Він має багато чудових властивостей, температура розкладання 302 ° C, може утворювати стабільну плівку SEI в негативному електроді. Поліпшення продуктивності графіту в електролітичному розчині на основі ПК, але його в&39;язкість велика, повний опір утвореної плівки SEI [14].

Температура розкладання LIN (SO2CF3) 2 (Litfsi) становить 360 ° C, а іонна провідність при нормальній температурі трохи нижче, ніж LiPF6. Електрохімічна стабільність хороша, а потенціал окислення становить близько 5,0 В, що є найбільш органічною літієвою сіллю, але це серйозна корозія базової рідини Al.

2.2.4 Полімерний електроліт У багатьох звичайних літій-іонних батареях використовуються легкозаймисті та леткі карбонатні розчинники, якщо витік може спричинити пожежу.

Особливо це стосується потужного літій-іонного акумулятора великої ємності та високої щільності енергії. Замість того, щоб використовувати недобросовісні полімерні електроліти замість легкозаймистих органічних рідких електролітів, це може значно підвищити безпеку літій-іонних батарей. Дослідження полімерного електроліту, особливо полімерного електроліту гелевого типу, досягли значного прогресу.

В даний час він успішно використовується в комерційних літій-іонних акумуляторах. Відповідно до класифікації полімерних тіл, гелевий полімерний електроліт має такі три категорії: полімерний електроліт на основі PAN, полімерний електроліт PMMA, полімерний електроліт на основі PVDF. Однак гелевий полімерний електроліт насправді є результатом компромісу сухого полімерного електроліту та компромісу рідкого електроліту, і гелевим полімерним батареям ще потрібно зробити багато роботи.

2.3 Позитивний матеріал може визначити, що матеріал позитивного електрода є нестабільним, коли напруга в стані заряджання вище 4 В, і легко генерувати тепло, розчинене при високих температурах для розкладання кисню, кисень і органічні розчинники продовжують реагувати з великою кількістю тепла та інших газів, знижуючи безпеку батареї [2, 17-19]. Тому реакція позитивного електрода та електроліту вважається важливою причиною тепла.

Що стосується звичайного матеріалу, загальним методом підвищення його безпеки є модифікація покриття. Для поверхневого покриття матеріалу позитивного електрода з MgO, A12O3, SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2 тощо, можна зменшити реакцію Die +-заднього позитивного та електроліту, одночасно зменшуючи хроматографію позитивного електрода, перешкоджаючи зміні фази речовини позитивного електрода.

Поліпшити його структурну стабільність, зменшити опір розладу катіонів у решітці, тим самим зменшуючи вторинну реакцію процесу циркуляції. 2.4 Вуглецевий матеріал наразі використовує низьку питому поверхню, вищу платформу заряду та розряду, невелику платформу заряду та розряду, відносно високу термічну стабільність, відносно хороший тепловий стан, відносно високу термостабільність, відносно високу термостабільність, відносно високу термостабільність.

Такі як вуглецеві мікросфери проміжної фази (MCMB), або Li9Ti5o12 структури шпінелі, яка є кращою за структурну стабільність шаруватого графіту [20]. Метод покращення характеристик вуглецевого матеріалу в даний час важливий для обробки поверхні (окислення поверхні, галогенування поверхні, плакування вуглецем, металеве покриття, оксид металу, полімерне покриття) або введення металевого або неметалічного легування. 2.

5 Діафрагма, яка в даний час використовується в комерційних літій-іонних батареях, все ще є поліолефіновим матеріалом, і його важливими недоліками є гаряча та погана інфільтрація електролітичної рідини. Щоб подолати ці дефекти, дослідники випробували багато способів, наприклад, шукали термостійкі матеріали або додавали невелику кількість нанопорошку Al2O3 або SiO2, який не тільки має загальну діафрагму, але також має термічну стабільність матеріалу позитивного електрода. використовувати.

MIAO та інші, поліімідні нанонеткані вироби, виготовлені методом електростатичного прядіння. Засоби визначення характеристик, подібні до DR і TGA, показують, що він може не тільки підтримувати термічну стабільність при 500 °C, але й мати кращу інфільтрацію електроліту порівняно з діафрагмою CELGARD. WANG та інші підготували наноскопічну мікропористу мембрану AL2O3-PVDF, яка демонструє хороші електрохімічні властивості та термічну стабільність, що задовольняє використання сепараторів літій-іонних батарей.

3 Підведіть підсумок і з нетерпінням чекаємо на літій-іонні батареї для електромобілів і накопичувачів енергії, які набагато більші, ніж невелике електронне обладнання, а середовище використання складніше. Підсумовуючи, ми бачимо, що його безпека далека від вирішення, і вона стала поточним технічним вузьким місцем. Подальша робота повинна стосуватися глибокого термічного ефекту, який може спричинити батарея після ненормальної роботи, і знайти ефективний спосіб покращити безпечні характеристики літій-іонної батареї.

В даний час використання фторвмісних розчинників і вогнезахисних добавок є важливим напрямком розробки літій-іонного акумулятора безпечного типу. Як збалансувати електрохімічну ефективність і безпеку при високих температурах буде фокусом майбутніх досліджень. Наприклад, розроблено високоефективний композиційний вогнезахисний інтегрований набір P, N, F і CL, а також розроблено органічний розчинник, що має високу температуру кипіння, високу температуру спалаху, і виготовлено електролітичний розчин з високими показниками безпеки.

Композитні антипірени, двофункціональні добавки також стануть майбутніми тенденціями розвитку. Що стосується електродного матеріалу літій-іонної батареї, поверхневі хімічні властивості матеріалу відрізняються, ступінь чутливості матеріалу електрода до потенціалу заряду та розряду є суперечливим, і неможливо використовувати один або обмежено кілька електродів/електролітів/добавок для всієї конструкції батареї. Тому в майбутньому ми повинні зосередитися на розробці різних батарейних систем для конкретних електродних матеріалів.

У той же час вона також розробляє полімерну літій-іонну акумуляторну систему з високим рівнем безпеки або розробку неорганічного твердого електроліту з однокатіонною провідністю, швидким транспортом іонів і високою термостабільністю. Крім того, покращення характеристик іонної рідини, розробка простих і дешевих синтетичних систем також є важливою частиною майбутніх досліджень.