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鋰電池熱失控造骨牌效應 石墨烯或成“救世主”

來源:鉅大LARGE    2019-06-27    點擊量:34

近年來,隨著鋰電技術的不斷進步與實際成本逐漸下降,鋰電池在電動工具領域的應用越來越多,現階段各大巨頭廠商提出電動工具無繩化的想法后,使得鋰電池在電動工具領域有著廣闊的前景空間。

與此同時,人工智能的興起,鋰電家居產品、園林工具等新興智能工具類產品得到了迅速發展的機會,鋰電池的應用并不再局限于單個領域。其中根據業內人士稱,鋰電類電動工具、園林工具未來市場趨勢正如清晨的朝陽。電動工具鋰電化除了市場的推動與自身潛力外,還得到了國家地區政策的支持。例如歐盟早已禁止無線電動工具使用鎳鉻電池,鋰電電動工具的普及率與替換率也遠遠領先于國內市場;中國則是重新制定了電動工具鋰電池使用行業標準。

鋰電化無繩化意味著電動工具將會朝著更小體積、更輕重量、更低噪聲等方向發展,然而仍不可避免“副作用”的出現,那就是鋰電池中的鋰離子熱失控。鋰離子的工作溫度范圍是在+15~+45攝氏度之間,如果溫度超出臨界水平,則會導致電池單元功能安全、使用壽命縮短、不穩定性以及可能發生的熱失控。

那么鋰電池中鋰離子是如何發生熱失控的呢?如果工具發生強烈的碰撞或高處跌落,電池有可能發生變形;材料則會滲透到電池里,引起內部短路或外部短路的現象;再者過度充電或快速充電時電流過大,極其有可能會永久損壞電池。

熱失控發生后就猶如多米諾骨牌效應一樣,電池中儲存的能量會突然釋放,從而產生火災。另外電池數量越多、能量密度越高、充放電功率越大,就意味著發生起火故障的概率就越高。

為了確保把熱失控的風險降到最低,伊利諾伊大學芝加哥分校研究人員發布了一份研究報告,報告中表明,石墨烯材料可以從鋰離子電池著火時吸走氧氣,可以防止陰極釋放的氧氣與電池內其他易燃品相結合,從而降低起火風險,減少事故損失。

石墨烯為鋰電池穿上“防火披風”

石墨烯復合材料已是鋰電池未來重點研究的方向之一,如何完善高質量石墨烯的制備技術,使其能夠應用于高能量密度、高功率密度動力鋰離子電池領域,必將會大幅度提升鋰電池的綜合性能,推動電動工具等相關領域的發展。

目前國內已有企業積極布局石墨烯產業化,方大碳素公司在高端石墨烯方面取得多項技術突破,并且以項目建設為載體,加快新產品開發,在核石墨、納米炭材料、特種石墨、碳纖維、石墨導熱片等領域有所突破;而珈偉新能則在第十三屆中國國際電池技術交流會/展覽會國上展示了新研發的“油性鋰電池用石墨烯導電漿料”,并且已經將“油性鋰電池用石墨烯導電漿料”應用到了鋰電池產品中。

當然,石墨烯“爆紅”是近兩年的事兒,但實際上類似的研究和嘗試已經開展了很長時間;無可否認,石墨烯對電池性能提升有所幫助,但能否為行業帶來顛覆性的變化有待時間來驗證。

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