上海宝山区18650锂电池回收之电池的能量密度
在提高电池能量密度的同时,电池的安全性是不得不考虑的问题。从根本上消除锂离子电池的安全隐患仍在于电池材料安全性的提高。但对于正极材料,这两方面是矛盾的。比如,前面已经讲到,提高镍含量能够提高能量密度,但是镍含量提高意味着安全性降低.有什么办法从别的方面加强电池的安全性,从而更放心的提升能量密度呢?
这时候就要从电解质角度考虑了。大量研究表明,液态电解质参与了电池热失控过程的大部分反应,并极大降低了电池的初始反应温度,也就是让热失控的门槛变得更低。所以提髙电解质安全性是实现电池安全的最有效方法之一。液态电解质的物理特性决定了其始终无法避免泄露,同时也不利于缩小电池体积从而提髙能量密度,因此为了提高能量密度和安全性,电解质的固态化就成了趋勢。
我们把电极和电解质均为固态的电池称为固态电池。固态电池电芯内部不含液体不仅安全性更高,还可实现先串并联后组装,减少了封装壳体用料,PACK设计大幅简化,这也提高了电池成组后的能量密度。
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上海宝山区18650锂电池回收之什么是“掺硅补锂电芯”技术
传统锂离子电池的石墨负极密度较低,为追求高密度,新的负极材料硅碳、硅氧成为企业追逐的新热点。但是硅氧会存在首次效率低,需要补锂的问题。液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+ 的优良导体,Li+ 可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”( solid electrolyte interface)简称SEI膜(正极也有层膜形成,只是现阶段认为其对电池的影响要远远小于负极表面的SEI膜[2])。
硅碳负极补锂工艺是在硅碳负极表面预涂一层锂金属,该涂层与负极紧密接触,在灌注电解液后与负极发生反应嵌入负极颗粒内部,预存一部分锂离子在负极内部,从而弥补首次充放电或者循环过程中由于形成或修复SEI膜所需要消耗的Li离子。相比于高难度、高投入的负极补锂工艺,正极补锂就显得朴实多了,典型的正极补锂的工艺是在正极匀浆的过程中,向其中添加少量的高容量正极材料,在充电的过程中,多余的Li元素从这些富锂正极材料脱出,嵌入到负极中补充首次充放电的不可逆容量。
通过这种复杂的补锂工艺,可以实现负极材料的密度提升。目前尚不知道智己汽车具体是哪种技术,但智己汽车将应用这种高端锂电池基本已成定局。
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上海宝山区18650锂电池回收之锂电池过充机理及防过充措施
本文通过实验和仿真研究了一款正极为NCM111+LMO的40Ah软包电池的过充性能,过充电流分别为0.33C、0.5C和1C。电池尺寸为 240mm * 150mm * 14mm。(按照额定电压3.65V计算,其体积比能量约290Wh/L,比能量还是比较低的) 过充过程中的电压、温度和内阻变化见。
可以大致分为四个阶段: 第一阶段:1<SOC<1.2,电池内部没有发生明显的副反应,电池温度和内阻变化较小。 第二阶段:1.2<SOC<1.4,正极中的Mn发生溶解,在正极侧电解液氧化,在负极表面金属锂析出。金属锂与溶剂反应使SEI膜变厚,电池阻抗增加,电池温度开始缓慢上升。 第三阶段:1.4<SOC<1.6,电池温度上升加快,电池鼓胀明显,正极侧电解液氧化加速,放出大量的热和气体。负极表面金属锂继续析出,SEI膜开始分解,锂化的石墨与电解液发生反应。由于正极材料结构的变化,电池电压达到峰值5.2V后略微下降。 第四阶段:SOC>1.6,电池内压超限,壳体发生破裂,隔膜收缩变形,电池热失控。电池内部发生短路,大量能量迅速释放,电池温度急剧上升至780℃。