钜大LARGE | 点击量：886次 | 2021年04月07日
锂离子电池时代将被终止，十二分钟充满电是真的吗
随着科技的发展，手机的技术也有了很大的进步，作为手机的重要配件电池也有了很大的发展。以前我们的手机还是按键式的时候，手机的电池是可以卸下来的。后来手机过渡到智能机，这时候都是一体机了，电池是和手机连在一起的，这时候就是锂离子电池了，锂离子电池一般都是充的时间较长，用的又很快。近几年手机在性能包括存储方面有了很大的进步，可是电池方面却没有多大的发展，充其量也就只是手机电池的容量扩大了一些。
可是最近三星公司却传来了好消息，他们表示已经完成了对石墨烯材料做成的电池的研发，而且不久将会运用到手机中，使用石墨烯电池后，手机的电容量将会新增百分之五十左右，而且以前我们想的十几分钟充满电将不再是梦。其实石墨烯电池早就已经研发出来了，但是因为造价太高，一直存放在实验室里，据说石墨烯的价格可以和黄金相比，在性能方向我们完全不用担心。
美国的有些实验室已相关经验证过了，石墨烯做的电池，它的充放电的速度至少是锂离子电池的十倍左右。我们选择手机电池最重要的就是要充电快和电容量大这两个因素，石墨烯电池完全符合消费者的需求，可以想到石墨烯电池一旦投入到使用中，将会很受消费者的青睐。全球很多的国家都在对石墨烯进行研究，他并不只是可以应用到电池上，在很多的方面都可以运用。
我国目前有关石墨烯的专利已经有上千项了。其实早在2016年的时候，我国的华为手机早就已经在日本的电池大会上推出过类似石墨烯电池的产品，这个电池已经是通过实验验证了，它比普通的锂离子电池更耐高温，而且使用寿命也大大的延长了，至少是以前的两倍。不过跟三星这次研发出来的石墨烯电池还是有不同的，华为2016年公布的这款电池它并不是真正意义上的石墨烯电池，它只是利用了石墨烯材料的热传导性很好的特点，用它来辅助手机和电池进行散热。
三星即将投入应用的石墨烯电池在安全性方面也有很大的突破，他不会像传统的锂离子电池相同容易让那个手机发热、发烫，严重的时候可能还会爆炸，出现严重的安全事故。三星手机最开始的时候就发生了几起很严重的爆炸事件，或许三星就是因为这样痛定思痛，最后才将石墨烯电池研发出来的吧。方形LiCoO2-石墨电池，标称容量为6.8Ah，在烤箱中被外部加热。该研究包括循环老化的电芯，储存在60℃的非循环电芯以及在室温下储存的非循环电芯。研究了工作和非工作（失效）电芯。
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%
在外部加热时，所有电池都会出现热失控，释放烟雾和气体。关于大约一半的工作电芯，在热失控后约15秒内，积聚在烘箱中的气体被点燃导致气体爆炸，并伴随着重要的烟气释放过程。
无论是否曾经循环过的电芯，并没有影响气体爆炸的发生，它们发生在0-300个全深循环的所有循环老化水平。
使用FTIR分析气体。无论是否有火焰出现，都检测到HF气体的存在。
另一种释放出潜在有毒气体的HF前体POF3，也与HF同时检测到。另外检测到有害气体CO。热失控温度约为190C，并且显示与老化过程中的循环次数有微弱的相关性，在0至300次循环的测试循环范围内，100至200次循环之间，是出现最少有毒气体的老化阶段。
测试了三个失效电芯，其中一个在229次循环后在循环中发生突然失效，还有两个未循环但在60C保存10个月的电芯也出现了失效。失效电芯也会进入热失控状态;然而，它们对热失控温度升高和温度升高速率的反应明显较低。这些电池没有火花、燃烧或瓦斯爆炸现象。
1引言
与其他类型的电池相比，锂离子电池发热较大，其气体排放，爆炸、起火的风险更高。这些风险还远远没有被充分理解，而通过研究和事故分析是有可能提高系统安全性的。风险的类型和严重程度取决于不同的应用和电池系统的大小。由于电池和模块故障的可传播性，随着电池系统尺寸的新增，故障后果可能会显著新增。
锂离子电池包含所有必要的火焰三角形的三个部分;热/点火器，可燃物质和氧气。此外，一旦过热，典型地从70℃~120℃开始，锂离子电池开始臌胀并能够释放气体（排气）。排出的气体易燃且有毒。假如温度足够高，达到的150℃~200℃，电池自生热进入加速阶段，热失控（TR）可能发生。术语热失控的起始温度是指放热反应开始并最终导致热失控的温度，而热失控温度是指热失控的非常快速的温度升高。热失控通常伴随着大量烟气释放，可能伴随电池箱破损，燃烧或瓦斯爆炸。因此热失控过程存在两种重要类型的爆炸：电池壳体爆炸和与空气混合的可燃排放气体的气体爆炸。圆柱形和硬质方形电池可以出现高内部压力，因此设计为通过内置电池安全阀释放气体，但是假如排气故障，电池内部可能会出现极大的压力，导致电池壳体爆炸。有两种这样的爆炸形式，一种是电池内部的爆炸，另一种是封闭或半封闭外壳中积累的可燃气体与空气的混合气体延迟点燃引起的爆炸。可燃气体爆炸的后果可能比电池爆炸的后果严重得多。
排出的气体可以包含溶剂蒸发和分解生成的产物，例如CO，CO2，H2，CH4。除CO外，还可以释放大量不同的有毒化合物，包括氟化物气体。氟化氢（HF）已经引起了最多的关注，是非常有毒的气体。很少有已经发表的研究报告说明商业锂离子电池滥用期间释放的HF量，和电解质燃烧释放的HF的量。电池中的氟来自锂盐，如LiPF6，而且还来自电极粘合剂，如PVdF，电极材料和涂层，例如氟磷酸盐和AlF3阴极涂层，以及含氟添加剂如阻燃剂。电池安全性非常复杂，整体观点非常重要，例如通过引入AlF3涂层，热失控发生的风险可以降低，而有毒氟化物气体排放和气体爆炸的风险可能会新增。因此整体安全难以评估，这取决于电池的大小和情况，并且对一个参数的改进实际上可能会恶化整体安全性。
