隨著鋰離子電池能量密度、功率密度的逐漸提升,其突發(fā)的安全問題也引起了人們更多的關(guān)注。調(diào)研發(fā)現(xiàn),引發(fā)鋰離子電池安全事故的根本原因是熱失控。采用正溫度系數(shù)（PTC）電極是提升其安全性能的一種有效舉措,作用原理是在高溫下增大電極的歐姆極化從而關(guān)閉電池反應(yīng),抑制電池發(fā)生熱失控。本文通過涂覆、電沉積的方法在正極集流體上制備出三種超薄的聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）導(dǎo)電材料層,再涂覆三元材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3（NCM523）制備出PPTC安全電極。對PPTC電極材料及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,重點(diǎn)探究PPTC安全電極對鋰離子電池在常溫下電化學(xué)性能和高溫下熱安全性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）通過流延涂覆法制備出的三組聚苯胺和碳納米管配比分別為8:1、7:2和6:3的PAN-CNTs復(fù)合PPTC電極,涂覆厚度約3-5μm。紅外吸收光譜分析表明導(dǎo)電聚苯胺呈中間氧化態(tài);隨著CNTs含量的增加,EIS曲線中的R_ct值逐漸減小;選擇7:2的配比時(shí),PPTC電極展示出較好的電化學(xué)性能,高溫阻抗測試發(fā)現(xiàn)R

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二次電池的發(fā)展趨勢

盡管鋰離子電池在組成材料方面不斷地迭代優(yōu)化，但是電池的基本設(shè)計(jì)與20 年前索尼商業(yè)化的電池并沒有太大變化。如圖1.2所示，鋰離子電池的反應(yīng)機(jī)理可從充電過程和放電過程分別來闡述。在充電過程中，電源與外電路相連，正極上的鋰離子從活性物質(zhì)中脫嵌出來同時(shí)釋放一個(gè)電子，然后借助電解液的離子傳導(dǎo)穿過隔膜，插嵌入負(fù)極上的活性物質(zhì)層同時(shí)得到外電路運(yùn)輸過來的電子；放電過程是鋰離子運(yùn)動(dòng)的相反過程，負(fù)載與外電路相連，負(fù)極上的鋰離子從活性物質(zhì)中脫嵌出來同時(shí)釋放一個(gè)電子，然后借助電解液的離子傳導(dǎo)穿過隔膜，插嵌入正極上的活性物質(zhì)同時(shí)得到外電路運(yùn)輸過來的電子。其充放電反應(yīng)的化學(xué)式如下：充電反應(yīng)：正極 LiMO2→Li1-xMO2+xe-+xLi負(fù)極 6C+xe-+xLi+→LixC6放電反應(yīng)：正極 Li1-xMO2+xe-+xLi→LiMO2負(fù)極 LixC6→6C+xe-+xLi+式中：M=Co、Ni、Mn 等。圖 1.2 經(jīng)典鋰離子電池工作示意圖[12]

由于使用年限長著火。此后，由于對電池能量密度的過度追求事故的報(bào)道越來越多。完全統(tǒng)計(jì)，僅 2018 年年內(nèi)，新能源汽車的自燃事件發(fā)生多達(dá)事件的發(fā)生，使得行業(yè)開始審視自燃事件背后的技術(shù)和質(zhì)量來說，事故的發(fā)生不完全歸咎于鋰離子電池，不正確的使用或重事故的嚴(yán)重性。在不能保證規(guī)范使用的前提下，我們需要開全保護(hù)措施盡可能的減少損失。發(fā)鋰離子電池安全事故的因素來說，影響鋰離子電池的安全性能因素有很多，如熱輻射、電環(huán)境濫用等[13,27,28]。如圖 1.3 所示，眾多不可控的因素疊加起部溫度的上升，當(dāng)散熱的速率小于產(chǎn)熱的速率，會(huì)導(dǎo)致溫度繼放熱反應(yīng)的副反應(yīng)；溫度升高至約 200oC 時(shí)內(nèi)部更多的副反進(jìn)行，最后引發(fā)熱失控，具體表現(xiàn)為電池發(fā)生冒煙、起火或

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2928034