鋰電池安全培訓(xùn)

周運(yùn)鴻武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院鋰電池的安全問題熱烈祝賀鋰電池協(xié)會(huì)成立十周年鋰離子電池迅猛開展的十年每年幾乎以10%的速度增長(zhǎng)，2006年需求超過20億只電池。我們國家的開展速度更快，十年內(nèi)大量的電池廠建立，有許多廠的規(guī)模在國際上也名列前茅。同時(shí)，電解質(zhì)的生產(chǎn)、電極材料的生產(chǎn)、電池機(jī)械的生產(chǎn)也相應(yīng)的在開展。國家在電池的研究和開發(fā)方面也投入了不少資金，像電池根底研究的973工程，開發(fā)方面的863工程和攻關(guān)工程，這些對(duì)于推動(dòng)我國的電池開展起到重要的作用。我國已經(jīng)是鋰電池生產(chǎn)的大國。18650型電池能量密度的趨勢(shì)電池高性能的開發(fā)CandidateforCathodeMaterials電解質(zhì)添加劑--改善電池的性能〔1〕便于石墨外表SEI膜的形成；〔2〕在SEI膜形成和長(zhǎng)期的循環(huán)中減少不可逆容量和氣體的生成；〔3〕相對(duì)于有機(jī)電解液，能提高LiPF6的熱穩(wěn)定性；〔4〕保護(hù)陰極材料不被溶解和不會(huì)過充電；〔5〕改善電解液的物理性質(zhì)，如離子導(dǎo)電性，黏度，對(duì)polyolefineseparator的浸潤性等等。電解質(zhì)添加劑要求--電池的平安性添加劑可以降低有機(jī)電解質(zhì)的可燃性；提供過充電保護(hù)或增加對(duì)過充電的耐受能力；在濫用情況下終止電池的工作電解質(zhì)添加劑的分類根據(jù)添加劑的功能，它們可分為以下幾種：〔1〕固體電解液界面〔SEI〕形成的改進(jìn)劑；〔2〕陰極保護(hù)劑；〔3〕LiPF6鹽的穩(wěn)定劑；〔4〕平安保護(hù)劑；〔5〕Li沉積改進(jìn)劑；〔6〕其它試劑不斷擴(kuò)充應(yīng)用的十年LIBbecomesanalmightyrechargeablebatteryOver2Billioncelldemandin06CYwith10+%annualgrowthSteadydemandincreaseforNBPC/CellularAsthe3rdimportantapplication,PowerToolsdemandmorethanexpectediPod&GamedevicepoweredbyLIBarealsoboomingLIBpoweredUPSiscommercialized,ofcourseLIBHEVwillbemajorin2021’s應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)充電池平安問題引起特別的關(guān)注鋰離子電池的應(yīng)用越來越廣泛，產(chǎn)量越來越大，事故的幾率也有所增多，盡管事故電池僅僅占極小的比例，影響卻是非常大。一些批次的電池停止使用或被召回。電池的平安引起廣泛的關(guān)注，正在加強(qiáng)開展這方面的研究，這里包括電極材料、電解質(zhì)鹽、溶劑、電解質(zhì)添加劑、電池生產(chǎn)的工藝控制以及電池的診斷技術(shù)等等。從熱力學(xué)的角度分析，電池本身就是一個(gè)不穩(wěn)定體系，只是處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。發(fā)生在飛機(jī)上的鋰電池事故電池事故筆記本電腦電池事故BatteriesWerePackagedTogetherinSameBox.PackageCaughtFireinAirCargoSortFacility聯(lián)邦航空局試驗(yàn)的結(jié)果U.S.DepartmentofTransportationPipelineandHazardousMaterialsSafetyAdministrationFederalMotorCarrierSafetyAdministrationFederalRailroadAdministrationTransportationSafetyAdministrationNationalTransportationSafetyBoard.[全國交通平安委員會(huì)]FederalAviationAdministration.[聯(lián)邦航空局]關(guān)注鋰離子電池平安和運(yùn)輸事故分析18650電池的考察Step1-photographsystemStep2-X-raypackandcellStep3-CTScanStep4-unrollincidentcellParticleContaminationonTopofCellWindingsPossibleSource:BurrsonCIDParticleContaminationonTopofCellWindings截面的例子18650新電池的截面制造過程的問題-外來的碎片機(jī)理分析銅枝晶的生長(zhǎng)銅枝晶的生長(zhǎng)DetectingMicro-shorts?Micro-shortcanindicatepresenceofmetalparticles?Impuritiessuchasmetalparticlescanleadtomicro-shortandsafetyevent?Acellwithmicro-shortindicateschemicalstateofcharge(SOC)sharplydeviatingfromothercells.?TheabnormalrateofchangeofSOCisalsoindicativeofamicro-short?Thisparameterscanbeusedfordetectingcellanomaly.電池的質(zhì)量問題1在中國制造電池手工比較多，特別是認(rèn)為不太重要的工序，是電池質(zhì)量的問題之一；2采用的材料的質(zhì)量穩(wěn)定性是問題之二。這兩點(diǎn)我我們與日本、韓國有一定的差距。勞動(dòng)力廉價(jià)是我們的優(yōu)勢(shì)，如何發(fā)揮這一優(yōu)勢(shì)？培訓(xùn)電池制造的工人，灌輸良好的工作習(xí)慣；穩(wěn)定熟練技工ECER非水電池的過充保護(hù)技術(shù)不可逆保護(hù)：可聚合單體添加劑可逆保護(hù)：溫度敏感電極電壓敏感隔膜氧化復(fù)原電對(duì)穿梭劑穿梭反響的根本要求1穿梭反響必需高度可逆2反響的氧化電勢(shì)必需稍高于正極的正常截止電勢(shì)，又必需低于溶劑的分解電勢(shì)3穿梭物質(zhì)在電池的電化學(xué)窗口內(nèi)必需高度穩(wěn)定4穿梭物質(zhì)的氧化態(tài)和復(fù)原態(tài)在電解質(zhì)中都要高度溶解，并能很快擴(kuò)散ECER氧化復(fù)原電對(duì)穿梭電對(duì)原理：在電解液中參加一種氧化復(fù)原電對(duì)O/R,當(dāng)電池過充時(shí)，R在正極上氧化成O,隨之O擴(kuò)散至負(fù)極又復(fù)原成R，如此內(nèi)部循環(huán)使充電電勢(shì)鉗制在平安值，抑制電解液分解及其他電極反響發(fā)生。RedoxChemistryofStabiLifeTMSalts

fromAIRPRODUCTSLi2B12F12鹽-StabiLifeTMSaltsLi2B12F12鹽中含有兩個(gè)鋰離子，這種鹽在左右〔比鋰離子電池略高的電壓〕顯示有一對(duì)氧化復(fù)原的穿梭反響，這對(duì)于鋰離子電池在過充電時(shí)的平安，是十分有希望的電解質(zhì)鹽。B12F12的竄狀結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性較好，Li2B12F12在EC/DMC(3:7weight)中最大的電導(dǎo)率是。雖然它的最大溶解度僅僅，鋰離子的濃度那么相當(dāng)于，因?yàn)橐粋€(gè)鹽分子中有兩個(gè)鋰。OverchargeProtectionDuetoRedoxShuttling包覆有效改善熱失控Chem.Mater.,V