安全长寿命的新型三元锂离子动力电池

安全长寿命的新型三元锂离子动力电池电动自行车用锂离子电池技术研讨会2011.3.31—2011.4.1天津晶科新能源世界新动力内容锂离子动力电池市场现状及安全性问题湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司介绍业翔晶科新型安全三元锂电池专利技术介绍测试结果及使用描述锂离子动力电池市场现状及安全性问题目前车用动力锂电市场主要存在三种材料体系：锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、锰-镍-钴三元锂材料电池。比较来说，三元系锂离子动力电池应用最早，具有能量密度最大、工艺成熟、平台电压高、原料供应成熟等优点。其在电动自行车及摩托车上的应用也最广泛。由于其安全性及使用寿命问题，大容量高电压三元锂动力电池组非常危险，制约了其在纯电动汽车上的应用。若能解决安全性问题，必将进一步扩大三元系锂离子动力电池的应用。锂离子动力电池市场现状及安全性问题动力锂离子电池的主要构成部分包括：以锂复合物为活性物质的正极，石墨等碳类材料为活性物质的负极，有机电解液，聚丙烯或聚乙烯等有机单层或多层隔膜等。锂离子电池出现安全事故，主要是由电极和电解液间的化学反应引起。电解液的主要成分为有机酯，闪点很低、沸点也较低，在一定条件下会燃烧甚至爆炸。处于充电态的电池正极材料为强氧化性化合物，同时处于充电态的负极材料为强还原性化合物，如电池出现过热，会导致电解液中的碳酸酯被氧化和还原，产生大量气体和更多的热，若气体和热量积聚无法迅速释放，电池内压便会急剧上升而引起起火甚至爆炸。锂离子动力电池市场现状及安全性问题使用过程中的意外情况，如电池过充电时，正极中锂过度脱出，经电解液到负极表面以金属锂的形式沉积，形成“锂枝晶”，刺穿隔膜，造成正负极短路，导致电池迅速发热，引起安全事故。同时，高电压时正极加速氧化电解液，产生的热和气体也可能令电池热失控。处于充电态的负极的活泼性接近金属锂，若电池壳体破裂，电极和电解液与空气接触，与氧接触会立即燃烧并引燃电解液、隔膜等。成立于2005年12月，位于长沙县经济开发区漓湘西路20号注册资金9190万人民币专业从事锂离子动力电池（组）及由其组成的动力电源系统的开发和生产动力电源系统（锂离子动力电池）及整体解决方案提供商依托于中南大学冶金科学与工程学院刘业翔院士学术团队和先进电池材料教育部工程研究中心与长丰集团形成锂离子电池系统与电动整车开发合作联盟湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司介绍国家发改委高技术产业化项目承担单位“十一五国家科技支撑计划”牵头承担单位国家高新企业教育部工程研究中心产业化基地2.1承担多项省、部及国家项目湖南省电动汽车产学研联盟核心成员及产业集群骨干企业动力型超级电容电池系统的关键材料及器件的研发应用高性能锂离子动力电池关键材料及电池制造湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司介绍业翔晶科新型安全三元锂电池专利技术介绍针对三元系锂离子动力电池的安全性问题，湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司联合了以中南大学刘业翔院士为首的学术团队进行技术攻关，通过两年的不断探索和深入研究，取得了专利号为201010153998.0的发明专利，并顺利解决了批量生产问题，成功解决了三元系锂离子动力电池的安全性问题，并大幅度提高了其循环使用寿命。业翔晶科新型安全三元锂电池专利技术介绍影响锂离子动力电池安全性的因素包括：正极材料热稳性、负极材料热稳性、有机酯类电解液、隔膜。磷酸铁锂正极材料的高稳定性，DSC(量热仪)测量显示，其放热峰约10kJ/g，仅此因素即带来了磷酸铁锂电池的高安全性！那么，虽然三元材料热稳性不佳，我们改进负极材料、隔膜、电解液是否也可以改善三元锂电池安全性？业翔晶科新型安全三元锂电池专利技术介绍技术思路：1，负极——金属氧化物包覆2，有机隔膜无机隔膜3，有机酯电解液提高闪点离子液体经技术改进后，三元系锂离子电池的负极SEI膜发生变化，化成效率升高，负极暴露在空气中的氧化反应速率降低了80%。隔膜可燃性大幅降低。业翔晶科新型安全三元锂电池专利技术介绍按标准对量产后的电池进行了多批次的安全性测试，包括针刺、挤压、冲击、过充、短路、热箱保存等测试。截止会议前，所有批次测试电池均100%通过安全测试。业翔晶科新型安全三元锂电池专利技术介绍为浙江、上海、江苏、广州等地十余家来访客户做了现场试验展示，所有的电池均100%通过安全测试。应浙江客户要求，24V5Ah电池组的正面穿刺试验安全。业翔晶科新型安全三元锂电池专利技术介绍无机安全电池倍率放电曲线2.833.23.43.63.844.20123456789容量（mAh)电压（V）0.5C放电1C放电2C放电3C放电这种新型的安全的三元系锂离子动力电池倍率放电、高低温放电、自放电等电性能与普通三元锂电池相当。测试结果及使用描述新型三元单体电池1100次循环寿命图5000550060006500700075008000850090001661311962613263914565215866517167818469119761041循环次数放电容量对单体电芯进行了1C倍率放电寿命测试，目前实测1100余次，容量尚能保持92.8%。预计单体电芯寿命超过2000次。测试结果及使用描述36V8Ah新型三元锂电池组700次循环寿命图700075008000850090001265176101126151176201226251276301326351376401426451476501526551576601626651676循环次数放电容量将单体电芯组成36V8Ah电池组进行了1C倍率100%DOD放电寿命测试，目前实测700余次，容量尚能保持95.1%。保守估计电池组寿命将超过1500次，以单次100%DOD放电行驶里程35Km计，电池组寿命里程将超过50000公里。测试结果及使用描述测试结果及使用描述定型的产品型号：测试结果及使用描述取得了相关行业安全认证：CE认证UL认证Un38.3认证欧盟电池指令认证