動力鋰電池，幾乎全部的設(shè)計都打有安全的烙印，外殼的防水設(shè)計，電池包的強(qiáng)度設(shè)計，熱管理系統(tǒng)，BMS的溫度監(jiān)測、煙霧報警、防過充過放程序等等。安全是動力電池包的重中之重。 如果能夠釜底抽薪，動力鋰電池自身足夠安全，則周邊工程的設(shè)計將會變得無比自由，成本也會應(yīng)聲而下。那么什么樣的鋰電池是安全的鋰電池？ 1 動力鋰電池的基本組成 以圓柱形電池為例，如上圖所示，鋰電池的主要結(jié)構(gòu)包括殼體，正極，負(fù)極，隔膜，電解液，安全閥等安全保護(hù)裝置以及一些導(dǎo)電密封輔助結(jié)構(gòu)。 殼體，是整只電芯的保護(hù)層，對電芯起到支撐、隔離和絕緣等保護(hù)性作用。軟包電池，沒有高強(qiáng)度的殼體，其在小規(guī)模成組以后，也要設(shè)計具備一定強(qiáng)度的殼。 直接參與電池電化學(xué)過程的是正極、負(fù)極和電解液，可以說它們是事故的源頭，也是真正解決安全問題的病根所在。 2 正極、負(fù)極和電解液的安全性問題 鋰電池的安全事故，無論是電芯老化或者自身質(zhì)量問題帶來的自內(nèi)而外的過熱，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控，還是由于交通事故或者其他類型的濫用造成的熱失控，事故發(fā)生總要經(jīng)歷電芯材料劇烈反應(yīng)的過程，如果能夠阻斷這個點(diǎn)，則電池可以失效，但永遠(yuǎn)不會燃爆。 動力鋰電池，幾乎全部的設(shè)計都打有安全的烙印，外殼的防水設(shè)計，電池包的強(qiáng)度設(shè)計，熱管理系統(tǒng)，BMS的溫度監(jiān)測、煙霧報警、防過充過放程序等等。安全是動力電池包的重中之重。 如果能夠釜底抽薪，動力鋰電池自身足夠安全，則周邊工程的設(shè)計將會變得無比自由，成本也會應(yīng)聲而下。那么什么樣的鋰電池是安全的鋰電池？ 1 動力鋰電池的基本組成 以圓柱形電池為例，如上圖所示，鋰電池的主要結(jié)構(gòu)包括殼體，正極，負(fù)極，隔膜，電解液，安全閥等安全保護(hù)裝置以及一些導(dǎo)電密封輔助結(jié)構(gòu)。 殼體，是整只電芯的保護(hù)層，對電芯起到支撐、隔離和絕緣等保護(hù)性作用。軟包電池，沒有高強(qiáng)度的殼體，其在小規(guī)模成組以后，也要設(shè)計具備一定強(qiáng)度的殼。 直接參與電池電化學(xué)過程的是正極、負(fù)極和電解液，可以說它們是事故的源頭，也是真正解決安全問題的病根所在。 2 正極、負(fù)極和電解液的安全性問題 鋰電池的安全事故，無論是電芯老化或者自身質(zhì)量問題帶來的自內(nèi)而外的過熱，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控，還是由于交通事故或者其他類型的濫用造成的熱失控，事故發(fā)生總要經(jīng)歷電芯材料劇烈反應(yīng)的過程，如果能夠阻斷這個點(diǎn)，則電池可以失效，但永遠(yuǎn)不會燃爆。 3 安全性能的改進(jìn)方向 3.1電解液 阻燃劑 在原來電解液的基礎(chǔ)上加入阻燃劑，具備可行性，只是特別適當(dāng)?shù)淖枞紕┻€沒有被發(fā)現(xiàn)。佛化物阻燃效果較好，但成本高；烷基磷酸酯，加入電解液后，降低了導(dǎo)電率，阻燃效果也一般，因而不能算是好的選擇；氮化物阻燃效果不明顯，且具毒性，基本不可行。阻燃劑是比較現(xiàn)實(shí)的技術(shù)路線，只是還需要時間和人力的投入。 固體電解質(zhì) 聚合物電解質(zhì)，是真正的固態(tài)電解質(zhì)和電解液之間的中間形態(tài)，是干態(tài)聚合物電解質(zhì)和電解液的并存狀態(tài)。但聚合物電解質(zhì)在安全性上，比之電解液已經(jīng)有很大提高，在漏液和燃燒性方面都有進(jìn)步。 在新聞中看到，某公司發(fā)明了不燃燒電解液。如果果然如宣傳的那樣，將是革命性的成果。 選擇恰當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì) 通過對電解鹽類型的選擇，減少SEI膜溶解的幾率。 3.2 正負(fù)極材料 從改善材料熱穩(wěn)定性的角度出發(fā)，選擇分子結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的材質(zhì)。負(fù)極，對于碳材料來說，球狀結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好；跨越種類，尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰又比全部石墨材質(zhì)的負(fù)極穩(wěn)定性好。2.3中所述的各種安全問題，鈦酸鋰都不存在，是當(dāng)前負(fù)極材料中最安全的一種。 正極材料的可選擇范圍并不大，鈷酸鋰，由于穩(wěn)定性差，使用的范圍已經(jīng)越來越小。動力電池主流的三種正極材料，磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料。從安全性角度考慮，磷酸鐵鋰的安全性最好，錳酸鋰次之，三元相對較差。