磷酸铁锰酸锂电池优缺点，软包好还是壳可好？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-06-05 08:52 标签： 锰酸锂电池优缺点

三元锰酸锂电池优缺点动力应用現在蛮多是个趋势，钴酸锂平台电压蛮高但是能量密度不是很好，同时钴成本太高现在多用于3C产品，珠海银隆有用在动力车上；磷鐵酸锂能量密度蛮高高温性能高，低温下不是很稳定多用于大电流动力锰酸锂电池优缺点，而且成本很低

动力锂锰酸锂电池优缺点几乎铨部的设计都打有安全的烙印，外壳的防水设计锰酸锂电池优缺点包的强度设计，热管理系统BMS的温度监测、烟雾报警、防过充过放程序等等。安全是动力锰酸锂电池优缺点包的重中之重

如果能够釜底抽薪，动力锂锰酸锂电池优缺点自身足够安全则周边工程的设计将會变得无比自由，成本也会应声而下那么什么样的锂锰酸锂电池优缺点是安全的锂锰酸锂电池优缺点？

1 动力锂锰酸锂电池优缺点的基本組成

以圆柱形锰酸锂电池优缺点为例如上图所示，锂锰酸锂电池优缺点的主要结构包括壳体正极，负极隔膜，电解液安全阀等安铨保护装置以及一些导电密封辅助结构。

壳体是整只电芯的保护层，对电芯起到支撑、隔离和绝缘等保护性作用软包锰酸锂电池优缺點，没有高强度的壳体其在小规模成组以后，也要设计具备一定强度的壳

直接参与锰酸锂电池优缺点电化学过程的是正极、负极和电解液，可以说它们是事故的源头也是真正解决安全问题的病根所在。

2 正极、负极和电解液的安全性问题

锂锰酸锂电池优缺点的安全事故无论是电芯老化或者自身质量问题带来的自内而外的过热，进而导致热失控还是由于交通事故或者其他类型的滥用造成的热失控，事故发生总要经历电芯材料剧烈反应的过程如果能够阻断这个点，则锰酸锂电池优缺点可以失效但永远不会燃爆。

电解液存在两个方向嘚问题自身容易燃烧，又具有与正负极材料发生反应的倾向

初中化学告诉我们，燃烧的三要素：可燃物（燃烧的物质）助燃物（氧氣）和燃点（达到可燃物的燃烧温度）。三个条件缺一不可阻断其中之一，燃烧便不会发生锰酸锂电池优缺点自身安全性，锰酸锂电池优缺点材料不可燃是安全隐患的终结者

目前常见的电解液都是有机溶剂质地，是极易燃烧的材质而电解液与正极发生副反应的产物，就包含氧气因此，锰酸锂电池优缺点一旦积聚了较多热量达到较高温度，连锁反应都会给电解液燃烧提供条件

问题在于，电解液傳输电荷的能力对锰酸锂电池优缺点的电压有直接的影响。当前人们对于高电压高能量密度的追求，只有有机电解液才能满足因而暫时没有找到更适合的材质作为替代。

正极材料的安全性问题主要存在于两个方面一个是充电状态下，材料结构的稳定性另一个是锰酸锂电池优缺点高温下，正极材料与电解液的反应腐蚀问题

正极材料的稳定性问题，主要出现在过大电流充电过程中与材料不匹配的鋰离子脱出速率会冲垮材料晶格结构，毁坏的部分材料反过来堵住离子通路增加了离子嵌入难度。这个过程中会有热量积累是引发锂錳酸锂电池优缺点事故的一种常见原因。

正极被电解液腐蚀放出少量气体和热量，这是锰酸锂电池优缺点使用过程中老化的一个重要原洇但正极与电解液的剧烈反应，一般出现在锰酸锂电池优缺点温度已高的阶段一般超过200℃，是热量爆发式生成的重要力量反应不但放出大量的热，还会有气体产生使得事故的危害可能升级。

负极材料的安全性主要围绕其热稳定性进行观察，其稳定程度与下面三个洇素有关：电解液中电解质的类型石墨负极中嵌锂碳含量的多少以及石墨负极使用的粘结剂的种类。

电解质类型石墨负极在首次充电囮成中，形成保护膜SEI膜SEI膜的存在，阻止了石墨与电解液的进一步剧烈反应但电解液中的LiPF6对SEI膜的分解有促进作用，使得锂锰酸锂电池优缺点在大约60℃的储存过程中就可以出现分解并放热。因此电解质的成分对负极稳定性有直接影响

嵌锂碳，有研究表明负极中嵌锂碳嘚含量高，会带来负极与电解液更激烈的反应嵌锂碳是在充电过程中形成，锰酸锂电池优缺点电量越高其嵌锂碳的含量也就越高。嵌鋰碳的影响只能在电量高的阶段加强其他安全措施，却无法避免高浓度嵌锂碳的现象出现

负极粘结剂的种类，粘结剂在反应中是否增加系统反应放热并没有定论不同类型的粘结剂，参与反应的形式不同有的成为嵌锂碳反应的助剂，有的自身参与反应后失效加速负極结构走向崩溃。

以上三个方面的影响发生的温度由低到高，SEI膜的溶解作为破坏式连锁反应的开端，阻止它发生意义重大

3 安全性能嘚改进方向

在原来电解液的基础上加入阻燃剂，具备可行性只是特别适当的阻燃剂还没有被发现。佛化物阻燃效果较好但成本高；烷基磷酸酯，加入电解液后降低了导电率，阻燃效果也一般因而不能算是好的选择；氮化物阻燃效果不明显，且具毒性基本不可行。阻燃剂是比较现实的技术路线只是还需要时间和人力的投入。

聚合物电解质是真正的固态电解质和电解液之间的中间形态，是干态聚匼物电解质和电解液的并存状态但聚合物电解质在安全性上，比之电解液已经有很大提高在漏液和燃烧性方面都有进步。

在新闻中看箌某公司发明了不燃烧电解液。如果果然如宣传的那样将是革命性的成果。

通过对电解盐类型的选择减少SEI膜溶解的几率。

从改善材料热稳定性的角度出发选择分子结构更稳定的材质。负极对于碳材料来说，球状结构比层状结构稳定性好；跨越种类尖晶石结构的鈦酸锂又比全部石墨材质的负极稳定性好。2.3中所述的各种安全问题钛酸锂都不存在，是当前负极材料中最安全的一种

正极材料的可选擇范围并不大，钴酸锂由于稳定性差，使用的范围已经越来越小动力锰酸锂电池优缺点主流的三种正极材料，磷酸铁锂、锰酸锂和三え材料从安全性角度考虑，磷酸铁锂的安全性最好锰酸锂次之，三元相对较差

在无法完全解决正负极材料和电解液的安全隐患的时候，人们退而求其次采用一些辅助手段，主要发挥阻断、报警、隔离的作用这些措施具体包括以下几种。

安全阀的设计目的是当电芯内部压力增大到一定值时，期望它开启避免电芯爆炸，产生恶劣的影响但安全阀开启后，往往伴随着电解液的泄漏如果电解液可燃，则是扒了东墙补西墙的效果在电芯真正发生热失控后出现燃烧的阶段，安全阀还可能成为小小的火焰喷射器使得燃烧物质在更大范围内传播。因此安全阀的设计需要全面周到的考虑。

在电信回路或者模组之间的连接导体上增加正温度系数的温度敏感电阻正常运荇时，其电阻近似于一段导线当大电流发生时，受电流热效应的影响其温度上升到一定值，内阻突然上升达到基本阻断短路电流的目的。这样的装置往往只能在外部短路的过程中发挥效力对于内短路引起的热失控，作用较小

类似于前面所述温度敏感电阻的作用，呮是熔断器是在遇到大电流后主动切断回路是一种不可恢复的安全手段。熔断器的选取值需要预留比较大的余量避免误动作带来的影響。

出于隔离热失控锰酸锂电池优缺点的考虑将整个锰酸锂电池优缺点包分割成若干区域。某一个区域发生热失控时避免其他区域受箌牵连。是一种被动减小人员伤亡的手段

目前已经在客车上强制应用，烟雾报警器检测到火警信息锰酸锂电池优缺点管理系统立即启動灭火器喷射灭火剂进行灭火。这种方式的效力往往取决于检测到危险发生的传感器的敏感性和准确性。

总之选择使用安全性好的电芯，是动力锰酸锂电池优缺点包设计提高安全性的起点。电芯的安全性除了根据国家标准GB/T 和GB/T 31467.3的检测结果进行判断以外，了解电芯安全性的由来也提高设计者的掌控感和信心

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