近年来,电动汽车闷燃事件频繁发生。为此,科学家们纷纷开始对锂电池安全性进行了专门的探讨,也得出了一些方向性的建议和指导。由于电动汽车的安全性是一个系统的工程,并不能一蹴而就,因此新型正负极材料将会成为锂电池安全设计首选。
1. 正极材料
目前商业化比较充分的正极材料主要有锰酸锂和三元锂等。其中锰酸锂虽然抗过充能力强,成本又低,但循环性能比较差,高温性能不好,对此,研究员向锰酸锂掺杂一定比例的稀土元素,使其具有多功能性。三元锂拥有循环寿命和安全性的优势,
其中Ni成分,可以提高材料活性,提高能量密度;Co成分也是活性物质,既能稳定材料的层状结构,又能减小阳离子混排,便于材料深度放电,从而提高材料的放电容量;Mn成分,在材料中起到支撑作用,提供充放电过程中的稳定性。这两种锂电池被广泛用于汽车、坦克等领域。
2. 负极材料
据悉,锂电池的负极材料一般都是用碳素材料,如石墨烯、纳米碳管等。石墨烯有着稳定的结构、巨大比表面积、良好的导电性,能构建三维结构,且具有调节孔隙率的能力,其已经算是非常完美的材料。专家们还正在探索负极材料有氮化物、PAS(塑料)、锡基氧化物、锡合金、纳米氧化钨等,因为它们有较大的比表面积,锂离子容易嵌脱,比较不会产生体积效应。
随着动力电池能量密度的提高,安全性随之降低,新型正负极材料是锂电池安全性与电性能之间平衡的关键因素。