应热为132×103Jg,反应开始时的温度200℃,在287℃时达到最大值。
3负极颗粒尺寸
负极活性物质颗粒尺寸过小会导致负极电阻过大,颗粒过大在充放电过程中膨胀收缩严重,导致负极失效。目前,主要的解决方法是将大颗粒和小颗粒按一
f定比例混合,从而达到降低电极阻抗、增大容量的同时提高循环性能的目的。Zha
gZ7用DSC方法研究表明,负极锂含量越大,与电解液反应放出的热量越多。
4负极表面SEI膜的质量
良好的SEI膜可以降低锂离子电池的不可逆容量,改善循环性能,增加嵌锂稳定性和热稳定性,在一定程度上有利于减少锂离子电池的安全隐患。目前研究表明,经过表面氧化、还原或掺杂的碳材料以及使用球形或纤维状的碳材料都有助于SEI膜质量的提高811。12正极材料
目前,常见的锂离子电池正极活性材料有
LiCoO2、LiNiO2、LiM
2O4、LiN1xCoxO2、LiFePO4和LiCo13Ni13M
13O21214。研究表明LiM
2O4和LiFePO4的安全性能较好。正极材料的安全性主要包括热稳定性和过充安全性。在氧化状态,正极活性物质发生放热分解,并放出氧气,氧与电解液发生放热反应,或者正极活性物质直接与电解液发生反应。表1列出几种正极活性物质与电解质发生放热反应的温度和分解温度15。从表中可以看出,LiM
2O4的热稳定性最好,放热峰位置高于其它3种活性物质。很多研究人员针对安全性对不同的正极活性物质进行了研究。其中JRDah
16用TGA分析了LiCoO2、LiNiO2和LiM
2O4在受热过程中氧的释放量,研究结果表明LiM
2O4氧释放量最小,被认为是最安全的正极活性物质。HJKweo
等17研究了表面包覆Al2O3、MgO的LiCoO2在充电时的热稳定性,该方法极大改进了电池的充放电速率,具有很好的安全特性。Leisi
gRA等18研究了电池在滥用条件下的反应行为,认为当电池以05C或以上倍率过充时电池会破裂,证明正极是热源。钟盛文等19对用LiCo13Ni13M
13O2、钴酸锂、锰酸锂的安全性能进行比较,对电池进行热稳定性、过充、短路、穿钉等安全性
f测试。结果表明,LiCo13Ni13M
13O2的最高安全温度为165℃,最低爆炸温度175℃,其热稳定性高于钴酸锂低于锰酸锂;LiCo13Ni13M
13O2可以通过3C、48V过充测试,钴酸锂能通过1C、48V过充测试,锰酸锂能通过3C、10V过充测试;3种材料均通过短路测试,表面温度为120123℃;3种材料均通过穿钉测试,表面温度为104,109℃。
13电解液
电解液包括有机溶剂和无机导电剂,由于有机溶剂易燃,其本身就是影响电池安全性的主要原因。锂离子电池所用正极材料一般都是高电势的嵌锂化合物,如r