锂离子充电电池电解液以及正极材料的安全性简述

锂离子电池的应用十分广泛，如手机、笔记本、电动汽车等已成为生活中不可或缺的产品。随着其在汽车以及电力储藏等领域大型化的应用、对其高性能和安全性要求也越来越高。

锂离子电池具有极高的能量密度，这是因为电池中封装了更多活性材料，且电极和隔膜越来越薄、越来越轻。这些均要电池组成材料之间的完美搭配、若设计不足或者滥用，就会出现热失控现象，导致冒烟、起火甚至爆炸等事故。

因此对锂离子电池的生产和使用过程中的安全性评价非常重要，下面就让我们用日立DSC7000系列对锂离子充电电池电解液以及正极材料进行安全性评价。

样品处理和容器

■样品处理的气氛

过针刺 低温防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆标准

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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LIB的构成中包含很多反应性高的材料。实际产品被封装在惰性气氛中，因此DSC测定也必须将其密封在惰性气体中进行。（为了防止大气中的水分、氧气、二氧化碳等气氛对样品的影响、样品处理在手套箱中进行。）

■容器

样品分解出现的气体、会污染DSC传感器、可能造成仪器功能损坏，因此需选择密封形的容器。另外测试时容器内部压力增大，故要选择高耐压值的SUS密封容器。

电解液正极材料的热特性的研究

■电解液

无人船智能锂电池

IP67防水，充放电分口 安全可靠

标称电压：28.8V
标称容量：34.3Ah
电池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
应用领域：勘探测绘、无人设备

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样品中溶剂为高介电常数溶剂碳酸乙烯酯（EC）和低粘度溶剂碳酸甲基乙基酯（EMC），电解质为六氟磷酸锂（LiPF6）。

在升温过程中，该电解液先熔融再分解，在244℃开始熔融，分解放热峰温度278℃，同时还可以得到其分解放热量。

■电解液+正极材料

这里显示把电解液和正极材料混合密封在容器中的样品的DSC测定结果。正极材料是充电状态的锰酸锂（LixMn2O4、X=0(充电状态)）。

183℃附近有一个放热反应，随后有一个放热峰，放热峰峰值约为290℃，与上述的电解液相比、在低温测得（183℃）开始放热，这是正极材料的热分解，释放氧气、使得电解液氧化分解。

从上述DSC测定中，可观察到热分解的起始温度、可以评价LIB的热稳定性、起始温度越高热稳定性越高。本资料显示的是完全充电状态的结果、也有充电越多，Li脱离量越多、热稳定性也会越降低的报告。不可否认，随着新能源汽车财政补贴大幅退坡，整车公司在部分车型上换装磷酸铁锂离子电池，正是为应对补贴退坡带来的成本压力。动力锂电池作为新能源汽车的核心部件，占新能源汽车成本的40％左右。据电池我国网了解，2018年国内三元电池电芯的主流价格在1．2元／Wh左右，PACK成本在0．2元附近。在这样的电芯价格下，假设一款A级纯电动汽车的电池容量为50kWh，其整个电池包的价格就会在7万元附近。而关于售价在10万元以下的A0级车，三元锂离子电池在其成本构成中占比可能更高，假如仅盲目追求高能量密度和高续航里程，那么车企可能要做亏本买卖。

磷酸铁锂离子电池因没有镍、钴等贵金属，其成本目前在0．6元－0．9元／Wh，且相对稳定。磷酸铁锂较低的成本使得整车公司在新能源汽车财政补贴大幅退坡环境下仍有利可图。同时，就目前国内新能源乘用车消费市场来看，A0级以下的乘用车对价格敏感度更高，也更追求高性价比，磷酸铁锂在该领域的应用仍有很大优势。在新能源汽车逐渐市场化的情况下，磷酸铁锂离子电池的成本优势将成为其与三元电池竞争最有利的武器。