锂离子电池的安全性问题及解决方案.pptVIP

ECER 不安全行为的引发因素 外部因素： 过充、短路、挤压 跌落、针刺、高温 内部因素： 内短路、局部过充 爆炸、燃烧 ECER 不安全行为的发生机制 放热较少 250 LiPF6分解 130-220 反应剧烈 1500 LixC6与PVDF反应 240-350 ～230℃释放O2 450 Li0.45CoO2 分解 220-500 钝化层分解 350 LixC6 与电解液反应 130-150 评述 反应热（J/g) 反应类型 温度范围 ℃ 1、热失控 2、电压失控 ECER 不安全行为的发生机制 Pb PbO2 E=2.06 V 36% H2SO4 Overcharge 2H++1/2O2 H2O -2e- PbO PbO+H2SO4 PbSO4+H2O Pb+1/2O2 PbSO4+H+ +2e Pb+HSO4- O2 有机电解 液氧化分解 有机小分 子气体＋Q 内压增大 温度升高 ECER 防止热失控的解决方案 温度敏感电极 阻燃或不燃性电解液 ECER 电极自身可感受电池内部温度变化，在预警温度时内阻发生突跃，使电极反应关闭。 电极基体 PTC层 活性层 集流网 PTC涂层 活性层 防止热失控的解决方案 温度敏感电极 ECER 环氧-碳复合材料电阻在120度时跃升, 表现出良好的PTC效应。 温度敏感电极 ECER Fig. CV curves of LiMO2 -PTC composite electrode in 1M LiPF6 /EC+DEC at different temperature. Scan rate: 1mV/S. Electrochemistry Communications 6 (2004) 1021-1024 温度敏感电极 ECER Fig. The charge/discharge property of the LiCoO2-PTC composite electrode at different temperature a: at 20℃ b:at 80℃ c:at 100℃ Electrochemistry Communications 6 (2004) 1021-1024 温度敏感电极 防止热失控的解决方案 阻燃或不燃性电解液 ECER 阻燃性电解液：加入5-20%有机磷酸酯 三（2,2,2-三氟乙基）磷酸酯 不燃性电解液: Dimethoxy methyl phosphate(DMMP) Accepted by Electrochemistry Communications CVs of a number of electrode materials in DMMP electrolyte The CV curve of graphite in 1 mol·L-1 LiClO4 + DMMP electrolyte with addition of 10% Cl-EC. Scan rate =1mV/s. ECER 阻燃或不燃性电解液 ECER 阻燃或不燃性电解液 ECER 不可逆保护： 可聚合单体添加剂 可 逆 保 护： 氧化还原电对穿梭剂 电压敏感隔膜 防止电压失控的解决方案 ECER 可聚合单体添加剂 技术原理：在电解液中加入可聚合单体分子，当充电电压超过限制时,单体分子在正极表面发生电氧化聚合成膜，封闭正极表面及隔膜微孔，阻断电池反应以防止热失控反应发生。同时，聚合反应生成的气体使电池安全筏提前开启 — “自杀式”保护 单体选择原则：合适聚合电位(4.2V-4.8V,Vs.Li/Li+) 快速反应特征 不影响电池正常性能（容量，内阻，自放电 ….) 合适单体分子：联苯，二甲苯 Fig. CV curves obtained from a Pt microelectrode in 1M LiPF6 /EC+DMC containing 5wt.% of additives xylene 可聚合单体添加剂 ECER ECER 可聚合单体添加剂 Fig. CV curves of a LiCoO2 electrode in 1M LiPF6/EC+DMC electrolyte containing 5% wt. xylene.