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锂电池热失控造骨牌效应 石墨烯或成“救世主”

2020-05-22 12:59:01 电池世界   浏览次数:29

近年来,随着锂电技术的不断进步与实际成本逐渐下降,锂电池在电动工具领域的应用越来越多,现阶段各大巨头厂商提出电动工具无绳化的想法后,使得锂电池在电动工具领域有着广阔的前景空间。

与此同时,人工智能的兴起,锂电家居产品、园林工具等新兴智能工具类产品得到了迅速发展的机会,锂电池的应用并不再局限于单个领域。其中根据业内人士称,锂电类电动工具、园林工具未来市场趋势正如清晨的朝阳。电动工具锂电化除了市场的推动与自身潜力外,还得到了国家地区政策的支持。例如欧盟早已禁止无线电动工具使用镍铬电池,锂电电动工具的普及率与替换率也远远领先于国内市场;中国则是重新制定了电动工具锂电池使用行业标准。

锂电化无绳化意味着电动工具将会朝着更小体积、更轻重量、更低噪声等方向发展,然而仍不可避免“副作用”的出现,那就是锂电池中的锂离子热失控。锂离子的工作温度范围是在+15~+45摄氏度之间,如果温度超出临界水平,则会导致电池单元功能安全、使用寿命缩短、不稳定性以及可能发生的热失控。

那么锂电池中锂离子是如何发生热失控的呢?如果工具发生强烈的碰撞或高处跌落,电池有可能发生变形;材料则会渗透到电池里,引起内部短路或外部短路的现象;再者过度充电或快速充电时电流过大,极其有可能会永久损坏电池。

热失控发生后就犹如多米诺骨牌效应一样,电池中储存的能量会突然释放,从而产生火灾。另外电池数量越多、能量密度越高、充放电功率越大,就意味着发生起火故障的概率就越高。

为了确保把热失控的风险降到最低,伊利诺伊大学芝加哥分校研究人员发布了一份研究报告,报告中表明,石墨烯材料可以从锂离子电池着火时吸走氧气,可以防止阴极释放的氧气与电池内其他易燃品相结合,从而降低起火风险,减少事故损失。

石墨烯为锂电池穿上“防火披风”

石墨烯复合材料已是锂电池未来重点研究的方向之一,如何完善高质量石墨烯的制备技术,使其能够应用于高能量密度、高功率密度动力锂离子电池领域,必将会大幅度提升锂电池的综合性能,推动电动工具等相关领域的发展。

目前国内已有企业积极布局石墨烯产业化,方大碳素公司在高端石墨烯方面取得多项技术突破,并且以项目建设为载体,加快新产品开发,在核石墨、纳米炭材料、特种石墨、碳纤维、石墨导热片等领域有所突破;而珈伟新能则在第十三届中国国际电池技术交流会/展览会国上展示了新研发的“油性锂电池用石墨烯导电浆料”,并且已经将“油性锂电池用石墨烯导电浆料”应用到了锂电池产品中。

当然,石墨烯“爆红”是近两年的事儿,但实际上类似的研究和尝试已经开展了很长时间;无可否认,石墨烯对电池性能提升有所帮助,但能否为行业带来颠覆性的变化有待时间来验证。

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