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(shù)就越低，如何在盡量提升單位體積下的容量值同時(shí)保障電池安全使用性能成為了當(dāng)前很多鋰電池廠家不斷探索的問(wèn)題。

而且在應(yīng)用領(lǐng)域中，伴隨著智能穿戴設(shè)備、純電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)鏈等的快速發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)充電電池的“高容量”規(guī)范，也在持續(xù)提升。以鋰金屬為負(fù)級(jí)的高容量鋰電池，擁有比傳統(tǒng)式鋰電池高10倍的容積發(fā)展?jié)摿?，但卻存有著因?yàn)槟芰棵芏雀?，物質(zhì)反應(yīng)難以控制的安全風(fēng)險(xiǎn)，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(fā)，研發(fā)新工藝和新材料是主要的方法。高純石墨做為傳統(tǒng)式高容量鋰電池的電池正極材料，存儲(chǔ)量為380mAh/g。但，這遠(yuǎn)小于鋰金屬的基礎(chǔ)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(fù)級(jí)的充電電池，會(huì)在蓄電池充電過(guò)程中造成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)金屬鋰，即“鋰枝晶”問(wèn)題。這或可造成充電池內(nèi)部短路故障乃至發(fā)生爆炸，是潛在性安全隱患。

為處理鋰枝晶生長(zhǎng)發(fā)育難題，學(xué)術(shù)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(jī)化學(xué)防腐劑，或應(yīng)用固態(tài)電解質(zhì)等，抑止枝晶產(chǎn)生。

在金屬沉積過(guò)程中，壓應(yīng)力普遍存在。團(tuán)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(kāi)展高容量鋰電池充電。觀查發(fā)覺(jué)，電池充電一段時(shí)間后，銅膜上面陡然出現(xiàn)一維皺褶構(gòu)造，根據(jù)銅膜失衡褶皺，柔性襯底上的應(yīng)力被大大的釋放出來(lái)。進(jìn)而確認(rèn)了電級(jí)表層的壓應(yīng)力，確能驅(qū)動(dòng)鋰枝晶生長(zhǎng)發(fā)育。

從電池外部配件上，可以通過(guò)研發(fā)制造功能齊全的電池保護(hù)系統(tǒng)或保護(hù)板以及良好的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等這些，可以更好的提升鋰電池的使用安全性能。