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提升高容量鋰電池安全性的方法

在單位體積下鋰電池容量越高,能量密度越大,而電池安全系數就越低,如何在盡量提升單位體積下的容量值同時保障電池安全使用性能成為了當前很多鋰電池廠家不斷探索的問題。

而且在應用領域中,伴隨著智能穿戴設備、純電動車產業鏈等的快速發展趨勢,對充電電池的“高容量”規范,也在持續提升。以鋰金屬為負級的高容量鋰電池,擁有比傳統式鋰電池高10倍的容積發展潛力,但卻存有著因為能量密度高,物質反應難以控制的安全風險,以及電芯一致性不好控制的難題。

從鋰電池本身原材料性能方面出發,研發新工藝和新材料是主要的方法。高純石墨做為傳統式高容量鋰電池的電池正極材料,存儲量為380mAh/g。但,這遠小于鋰金屬的基礎理論比容積3860mAh/g。因而,鋰金屬是高容量鋰電池更為理想的電池正極材料。但是,初期以鋰金屬為負級的充電電池,會在蓄電池充電過程中造成網狀結構金屬鋰,即“鋰枝晶”問題。這或可造成充電池內部短路故障乃至發生爆炸,是潛在性安全隱患。

為處理鋰枝晶生長發育難題,學術界明確提出了各種各樣解決方法。包含,在高容量鋰電池電解液中加上有機化學防腐劑,或應用固態電解質等,抑止枝晶產生。

在金屬沉積過程中,壓應力普遍存在。團體在制備出的軟基襯底上,沉積銅膜做為集流體,將電極拼裝成充電電池在顯微鏡下開展高容量鋰電池充電。觀查發覺,電池充電一段時間后,銅膜上面陡然出現一維皺褶構造,根據銅膜失衡褶皺,柔性襯底上的應力被大大的釋放出來。進而確認了電級表層的壓應力,確能驅動鋰枝晶生長發育。

從電池外部配件上,可以通過研發制造功能齊全的電池保護系統或保護板以及良好的散熱結構設計等這些,可以更好的提升鋰電池的使用安全性能。

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