锂离子电池安全性影响因素研究

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随着环境污染与能源问题的日益突出,人类对新能源的需求越来越迫切。锂离子电池因其具有高工作电压、高能量密度、高比容量、长循环寿命及对环境友好等优点而受到了广泛关注。目前,锂离子电池已经广泛应用于小型电器设备,但安全问题始终没有得到根本解决。这也成为了制约锂离子电池向大型化发展的主要阻碍。本文主要研究锂离子电池安全性的影响因素,研究内容从影响锂离子电池安全性的本体因素到使用因素逐层展开。首先,研究了荷电状态、负极材料及正极材料三种本体因素对锂离子电池安全性的影响。研究发现,随着荷电态升高,锂离子电池自放热起始点不断降低,自放热速率不断升高,锂离子电池热稳定性下降;负极为Li4Ti5O12的锂离子电池相比负极为MCMB的锂离子电池自放热起始点较高、自放热速率较低,具有更高的安全性;在160℃以上正极材料的自放热差异性得以显现,LiFePO4为正极的锂离子电池自放热速率相比于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiCoO2较低,三者的自放起始温度相近。然后,研究了循环因素对锂离子电池安全性的影响。循环过一定次数的锂离子电池不能通过过充实验;在本文所研究的循环次数范围内(≤400),锂离子电池均通过了短路实验;加速量热实验显示循环过的锂离子电池热稳定有所下降,这是由于在循环过程中SEI膜的增厚及负极表面出现锂的化合物造成的。最后,研究了储存因素对锂离子电池安全性的影响。在高温下储存的锂离子电池热稳定性得到增强。在加速量热实验中,随着储存时间的增加,自放热起始温度逐渐升高,自放热速率逐渐降低。这是由于嵌锂负极与电解液长期作用使得SEI膜变得更加致密造成的。
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