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今年锂离子电池易燃性将有望突破

时间:2022-07-21 编辑:池龙新能源 游览:719次

  那些不喜欢电动车的人经常称之为‘移动炸弹’。的确,电动车搭载的动力锂电池大多是锂电池,热稳定性差。如果没有好的电控系统,在路上会成为很大的安全隐患。除了电动车,消费电子产品中使用的锂电池也是易燃的。虽然出厂前都经过安全检测,但手机电池爆炸等新闻还是经常见诸报端。

  最近,来自教堂山北卡罗来纳大学的研究人员发现,一种叫做全氟聚醚的聚合物可以与锂盐溶解,这意味着它可以在电池中实现导电性能。研究员多米尼克王解释说:“大多数聚合物不溶于盐,但这种物质可以。”重要的是,它没有可燃性。

  全氟聚合物,简称PEPE,在室温下是一种液态聚合物。几十年来,它一直被用作空间机械部件的润滑剂,具有优异的热和氧化稳定性。为什么PEPE聚合物可以大大提高锂电池的热稳定性?先简单了解一下锂电池的放电原理,即锂离子从负极向正极移动。而手机、笔记本、电动车里的电池除了放电还需要充电,所以需要电解液。在锂电池中,电解液通常是富含离子的聚乙二醇(DMC)。

汽车新能源锂电池.jpg

  锂电池不稳定的原因是DMC,即使在室温下也是易燃的。研究小组负责人JosephDeSimone直接说:‘他们(DMC)是汽油的近亲。’因此,当电动车被撞时,即使着火点不在电池上,电池也很容易被点燃,从而使整车成为一个‘反应器’。因此,如果PEPE能代替DMC作为电解液,理论上电池的稳定性会大大提高。事实上,德西蒙的团队做到了。他们将PEPE和DMC融合作为锂电池的电解质,发现不仅电池的热稳定性大大提高,而且导电性也大大提高。

  比如TeslaModelS使用的18650电池的离子迁移数一般是0.2,而使用PEPE作为电解液的电池在这个指标上可以达到0.91。简单说明一下原因:离子迁移数是衡量电解质性能的参数之一。数值越接近1.0,锂电池的比能量和功率越高。总之,与0.2相比,0.91说明以PEPE为电解液的锂电池在导电性上近乎完美。德西蒙还拿锂空气电池来说明问题。锂空气电池作为锂电池中能量密度最高的电池,有一个缺陷就是普通电解液与氧气不相容,而PEPE很有可能帮助解决这个问题。这样,能量密度与汽油相当的锂空气电池离实用化又进了一步。关于这种电池的技术原理,读者可以参考我们之前的文章。

  那么PEPE电解质电池的热稳定性如何呢?研究人员进行的测试表明,电池可以承受-90到200的温度范围。这样的性能对于电动车的动力锂电池来说绰绰有余。一般锂电池的温度耐受范围是-20到60,随着温度过低或过高,其导电性都会大大降低。

  虽然距离商用还有很长的路要走,但PEPE电解质电池至少向我们证明了一点:电动车电池的热稳定性和导电性是完全可以解决的。