鋰離子電池安全性能和壽命等保養(yǎng)技巧？

跟著鋰離子電池在全球市場的提高，每年有數(shù)十億只鋰離子電池被消費出來，并進入到顧客手中。鋰離子電池在為咱們?nèi)兆訋睚嫶蟮谋惝數(shù)耐瑫r，也躲藏著很多的安全隱憂等問題。近年來，跟著智能化浪潮的展開，越來越多的設(shè)備都朝著的智能化方向的展開，例如電視、音箱、轎車等等，它們能夠根據(jù)環(huán)境、用戶運用習氣等方面，不時的提高自己，完結(jié)自我進化，改善用戶的運用體驗。

　　關(guān)于鋰離子電池而言，在運用進程中可能會面臨不一樣的運用環(huán)境的檢測，有些運用場景可能會對鋰離子電池構(gòu)成較大的應(yīng)戰(zhàn)。咱們希望鋰離子電池能夠更加智能一些，能夠根據(jù)運用環(huán)境及時對鋰離子電池運用戰(zhàn)略停止調(diào)整，一方面確保鋰離子電池的安全性，一方面也能確保鋰離子電池功能和運用壽數(shù)。

　　1.智能自我保護

　　鋰離子電池的自我保護是鋰離子電池的最根本的功用，如今鋰離子電池組的BMS體系根本上都能夠完結(jié)溫度保護、電流保護等功用，可是這都是在體系層級上的保護，而關(guān)于鋰離子電池的智能化規(guī)劃能夠完結(jié)鋰離子電池層面的自我保護，例如在電池內(nèi)添加額外的感應(yīng)電極、添加溫度反應(yīng)智能材料，通過在鋰離子電池內(nèi)添加一些智能結(jié)構(gòu)和材料，從而完結(jié)鋰離子電池智能化規(guī)劃。

　　1.1防內(nèi)短路規(guī)劃

　　內(nèi)短路是影響鋰離子電池安全性的嚴峻問題，因為鋰枝晶、多余物等招致的鋰離子電池內(nèi)短路，常常會惹起嚴峻的安全問題。

　　為了搞定鋰枝晶生長招致的內(nèi)短路事故，人們規(guī)劃了多種方法監(jiān)控鋰離子電池內(nèi)部鋰枝晶的生長。例如Wu等人規(guī)劃的多功用隔膜，這種隔膜在傳統(tǒng)的聚合物隔膜中間還參加了一層金屬，這層金屬充任了鋰枝晶探測器的功用，通過監(jiān)測這層金屬與負極之間的電壓差，就能夠完結(jié)對鋰枝晶的監(jiān)控，使得該隔膜即保存了傳統(tǒng)隔膜的功用，也完結(jié)對鋰枝晶的監(jiān)控。斯坦福大學的Kai Liu三層復(fù)合多功用隔膜，改隔膜的特性是隔膜的中間層參加了SIO 2 ，當鋰枝晶生長到一定水平時，穿刺隔膜時，SIO 2 會與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)，耗費鋰枝晶，從而防止鋰枝晶的進一步生長。

　　1.2智能防止鋰離子電池過熱

　　鋰離子電池假如發(fā)生過熱(如外部加熱、短路進程自放熱等)會惹起隔膜縮短，惹起正負極短路，從而招致熱失控發(fā)生。傳統(tǒng)的PP-PE-PP復(fù)合隔膜在較低的溫度下，能夠完結(jié)主動閉孔功用，從而切斷正負極的反應(yīng)，到達抑止電池過熱的作用，可是假如溫渡過高，PP層也發(fā)生縮短時，這種三層復(fù)合隔膜也就失效了。

　　為了搞定鋰離子電池在過熱情況下的安全性問題，Yim等人規(guī)劃一款能夠保護鋰離子電池過熱情況下安全的電解液添加材料。咱們都曉得普通的電解液阻燃劑都會對鋰離子電池的功能形成嚴峻影響，因此難以在實踐中的運用。而Yim等降阻燃劑裝入了獨立的小膠囊之中，這些膠囊的外壁材料在電解液中非常穩(wěn)定，因此正常情況下不會對鋰離子電池功能產(chǎn)生影響。當溫度逾越70攝氏度時，在阻燃劑DMTP的蒸汽壓的作用下，惹起外殼的決裂，將阻燃劑釋放到電解液之中，招致電解液的電導(dǎo)率急劇降落，阻止電池內(nèi)進一步發(fā)生反應(yīng)。

　　上述的方法對鋰離子電池的保護是一次性的，即一旦保護機制發(fā)動，則意味著整個電池失效。為了搞定上述問題，Yang等人規(guī)劃了一種能夠多次發(fā)動的保護辦法，該方法的特性是采用能夠在溫度的影響下，停止可逆的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變的智能電解液。該款電解液主要由PNIPAM/AM構(gòu)成，當溫度逾越轉(zhuǎn)變溫度時，PNIPAM會由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉?，從而極大的抑止離子在其間的擴散。重要的是，在溫度降低時該反應(yīng)完好可逆，因此能夠完結(jié)對電池的多次保護，該技能能夠運用水系超級電容器上，保護電容器的安全。

　　2.智能主動修正

　　跟著鋰離子電池的提高，鋰離子電池面臨的各種損害的時機也在不時添加，假如鋰離子電池能夠完結(jié)像生物體那樣的主動修正功用，這關(guān)于延長鋰離子電池的運用壽數(shù)，降低鋰離子電池的安全風險就有非常重要的意義。

　　2.1外界損害的主動修正

　　具有主動修正功用的電池其實不是什么全新的概念，例如Li-I電池，其隔膜實踐上就是Li與I的反應(yīng)產(chǎn)品LiI，因此在隔膜毀壞后，Li與I發(fā)生接觸，反應(yīng)產(chǎn)品LiI就完結(jié)了對隔膜的修補。

　　現(xiàn)代意義的主動修正功用鋰離子電池，更多的是根據(jù)多功用材料完結(jié)的，例如Wang等人規(guī)劃的自修正功用的超級電容器，其主要是由超分子材料構(gòu)成的網(wǎng)構(gòu)成，材料內(nèi)很多的氫鍵使得材料在面臨機械損害時具有主動修正的特性。在50攝氏度下，材料被切斷后，能夠在5min之內(nèi)自我愈合。

　　上述的自愈合規(guī)劃主要是針對水系超級電容器，自愈合鋰離子電池的規(guī)劃還面臨不小的應(yīng)戰(zhàn)，這很大水平是因為鋰離子電池的有機電解液暴漏在空氣之中，會嚴峻的影響鋰離子電池的功能，因此自愈合鋰離子電池規(guī)劃還需求依靠電解液的接連改良。

　　2.2外形回憶才能

　　跟著可穿戴設(shè)備的提高，傳統(tǒng)的硬殼結(jié)構(gòu)的鋰離子電池從前無法滿足實踐運用的需求，因此能夠在遭到外力(如熱、電磁力、壓力等)發(fā)生形變后，能夠康復(fù)初始規(guī)劃外形，就成為了特種鋰離子電池的需求。Yan等人使用外形回憶合金TiNi規(guī)劃的具有外形回憶才能的超級電容器，TiNi合金的相變溫度為15攝氏度，而人體皮膚外表的溫度大約在35攝氏度左右，因此該電容器能夠在人體體溫的作用下康復(fù)到初始的外形，主動纏繞在伎倆上。

　　假如把上述的外形回憶合金TiNi做成纖維狀，還能夠制成多種外形的具有外形回憶功用的電池。這一功用在航天領(lǐng)域有著很好的運用將來，在發(fā)射之前，首先在較低的溫度下，將電池折疊盡量減少體積，進入太空后，康復(fù)溫度，則電池主動回復(fù)其初始外形，并且在整個進程中電池的電功能不受任何影響，這將極大的提高航天發(fā)射的效率。

　　智能化浪潮是一個不可逆的趨向，鋰離子電池的智能化展開將是一個非常重要的方向，跟著材料和規(guī)劃技能的不時進步，相信咱們在將來將能夠見證更加智能、更加人性化的蓄電池的出生。