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电极热稳定性对锂电池安全性的影响分析

电极热稳定性对锂电池安全性的影响分析

来源:
2021/06/16 14:48
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【摘要】:

  电极热稳定性对安全性的影响

  正极材料和电解液被认为是造成热失控的重要原因,提高正极材料的热稳定性尤为重要,在工业阳极材料的发展中也是比较重视的,除了其价格较高,利润较多的原因外,电池安全的重要地位和重要原因值得关注。与正极材料一样,阳极材料的本质特性决定了其安全特性。LiFePO4是一种多阴离子结构,氧原子非常稳定,不易被热释放,不会引起电解液剧烈反应或燃烧。其他过渡金属氧化物正极材料在受热或过充时容易释放氧气,安全性较差。在过渡金属氧化物中,LiMn2O4以-MnO2的形式存在于充电状态。由于其良好的热稳定性,阴极材料也相对安全。此外,通过体掺杂和表面处理可以提高阴极材料的热稳定性。

  一般来说,阴极材料的热稳定性取决于材料的结构和带电阴极的活性。在碳材料方面,介孔碳微球(MCMB)等球形碳材料比片状石墨具有更低的比表面积和更高的充放电平台,因此其充电态活性小,热稳定性好,安全性高。与片状石墨相比,尖晶石Li4Ti5O12具有更好的结构稳定性和更高的上下料平台,因此具有更好的热稳定性和更高的安全性。因此MCMB或Li4Ti5O12经常代替普通石墨作为动力电池的负极,对安全性要求较高。一般来说,除了阳极材料的热稳定性外,更多关注的是阳极与电解液界面的固体电解质界面膜(SEI)的热稳定性,特别是石墨,这通常被认为是热失控的第一步。提高SEI膜热稳定性的方法有两种:一种是在阴极材料表面,如石墨表面覆盖非晶碳层或金属层;另一种是在电解液中添加成膜添加剂。在电池激活过程中,它们在电极材料表面形成高稳定性的SEI膜,有利于更好的热稳定性。

  锂电池的安全问题是由不安全的电解液直接引起的,但根本原因是电池本身的稳定性低,出现热失控。除电解液的热稳定性外,电极材料的热稳定性也是热失控的重要原因之一。因此,提高电极材料的热稳定性是提高电池安全性的重要环节。然而,电极材料的热稳定性及其热稳定性还应与电解质材料的热稳定性有关,包括其热稳定性。

 

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