中国联合研究小组发现锂硫电池热失控的原因
时间:2022-12-12 08:27来源:盖世汽车 作者:刘丽婷
点击:
次
据外媒报道，由来自太原理工大学、清华大学和东南大学等研究人员组成的研究小组对锂硫软包电池的热安全性进行了系统分析，重点研究几次充放电循环后导致锂硫电池温度升高的放热反应上。 此项研究有助于了解锂硫电池的热行为，并为这些电池提供更安全、更实际的应用途径。
图片来源：太原理工大学
锂金属电池，尤其是锂硫电池，因其理论比能量密度高、成本低、环境友好等优点而备受关注。由于其高能量密度，锂金属电池有望用于电动汽车和高端便携式设备。
然而在实现锂硫电池的实际应用之前，还有许多问题需要解决，例如阳极和阴极间中间体多硫化锂的“穿梭效应”、硫的固有绝缘特性以及锂阳极在循环过程中的枝晶问题。
更重要的是，锂金属的高活性还会产生热安全问题，成为锂硫电池实际应用的重要瓶颈。东南大学教授程新兵表示：“因此，研究导致锂硫电池在多次充放电循环后温度急剧异常升高的关键放热反应具有重要意义。”
研究团队着手研究深度循环锂硫软包电池的热安全性，首先对锂硫电池的热失控机制进行了全面分析，而热失控描述了电池过热的过程。结果发现，溶解的高阶多硫化物与锂金属之间的反应是锂硫软包电池热失控的根源。
一个16循环的软包电池显示出高安全性，在加速量热仪测试期间从30°C加热到300°C，而温度没有急剧升高。相比之下，该团队发现，当带有额外电解质1循环软包电池被加热到147.9°C时，会发生剧烈的放热反应并产生巨大的热量。
这些电池的各种热行为归因于电解质的不同粘度。电解质的高粘度导致不良溶剂在电极和电解质的界面处扩散。这种不良溶剂的扩散有助于提高高温下电池组件之间的热稳定性。相比之下，具有额外电解质的45循环软包电池的热行为与没有额外电解质的电池一致。
在对带有额外电解质的45次循环软包电池的研究中，研究团队观察到，在加速量热仪测试中，锂硫软包电池在45次循环后的最高升温速率仅为1.72°C min-1，其最高温度仅为304.0°C，而带有额外电解质的16循环锂硫电池的最高升温速率和最高温度分别为162.4°C s-1和436°C。电池的各种热行为可归因于循环电解质中的不同多硫化物种类。
程教授表示：“我们发现，枝状锂与溶解的高阶多硫化物（而非低阶多硫化物）之间会发生强烈放热反应，这会导致深度循环的锂硫软包电池温度急剧且异常升高。因此，从安全的角度来看，必须抑制锂硫电池的多硫化物穿梭。”
通过研究，该团队系统地揭示了循环锂硫软包电池的热失控机制。程教授表示：“制定有效的策略来抑制锂硫电池中不良的多硫化物穿梭和枝晶生长非常重要。当锂硫电池中的多硫化物穿梭和枝晶生长被完全抑制时，锂硫电池的热安全性就可以大大提高。”
免责声明：本文仅代表作者个人观点，与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜欢
-
中国科大在氢燃料电池无损检测理论及方法研究中取得新进展
2022-11-22 09:26 -
中国研究人员制备具有氮化锂梯度的3D碳基锂负极 可提高锂金属电池的稳定性
2022-10-20 09:08 -
中国科大研制出高抗CO毒化的燃料电池阳极
2022-10-14 09:59 -
中国研究人员开发新型氧化还原介质 改善锂硫电池缓慢的反应动力学
2022-06-26 14:58 -
新型双梯度石墨负极材料实现锂电池快充
2022-05-05 11:02 -
新的质子传导电解质设计原理可用于中温固态氧化物燃料电池
2022-01-03 13:45 -
中国科学院大学提出稳定高电压钴酸锂正极材料新策略
2021-12-21 10:14 -
中国科大团队发明“高温固体胶” 降低氢燃料电池成本
2021-10-22 19:33 -
崔屹鲍哲南团队设计新型电解液，有望解决金属锂电池循环寿命难题
2021-06-04 10:10 -
恩力固态与软银联合发布450Wh／kg高比能电池
2021-03-16 11:11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
专题
相关新闻
-
中国科大在氢燃料电池无损检测理论及方法研究中取得新进展
2022-11-22 09:26 -
中国研究人员制备具有氮化锂梯度的3D碳基锂负极 可提高锂金属电池的稳定性
2022-10-20 09:08 -
中国科大研制出高抗CO毒化的燃料电池阳极
2022-10-14 09:59 -
中国研究人员开发新型氧化还原介质 改善锂硫电池缓慢的反应动力学
2022-06-26 14:58 -
新型双梯度石墨负极材料实现锂电池快充
2022-05-05 11:02 -
新的质子传导电解质设计原理可用于中温固态氧化物燃料电池
2022-01-03 13:45 -
中国科学院大学提出稳定高电压钴酸锂正极材料新策略
2021-12-21 10:14 -
中国科大团队发明“高温固体胶” 降低氢燃料电池成本
2021-10-22 19:33
本月热点
-
比亚迪全固态锂电池在重庆生产 即将装车试验
2022-11-20 12:59 -
国鸿氢能向港交所提交上市申请书 为中国氢燃料电池领先企业
2022-11-23 09:14 -
又一锂电新贵启动IPO
2022-12-04 10:27 -
国城三元正极材料生产项目（一期）在莆田签约
2022-11-13 12:59 -
2022年中国储能电池行业产业链全景梳理及区域热力地图
2022-11-20 12:59 -
动力电池回收行业专题报告：动力电池退役潮起，回收赛道风口将至
2022-12-05 10:48 -
卫蓝湖州基地第一颗固态动力电芯下线
2022-11-27 11:11 -
动力电池产能过剩来临，如何看待半山腰的风景？
2022-11-21 17:46
企业微信号
微信公众号