锂离子电池安全性能和寿命等保养技巧？

跟着锂离子电池在全球市场的提高，每年有数十亿只锂离子电池被消费出来，并进入到顾客手中。锂离子电池在为咱们日子带来庞大的便当的同时，也躲藏着很多的安全隐忧等问题。近年来，跟着智能化浪潮的展开，越来越多的设备都朝着的智能化方向的展开，例如电视、音箱、轿车等等，它们能够根据环境、用户运用习气等方面，不时的提高自己，完结自我进化，改善用户的运用体验。

　　关于锂离子电池而言，在运用进程中可能会面临不一样的运用环境的检测，有些运用场景可能会对锂离子电池构成较大的应战。咱们希望锂离子电池能够更加智能一些，能够根据运用环境及时对锂离子电池运用战略停止调整，一方面确保锂离子电池的安全性，一方面也能确保锂离子电池功能和运用寿数。

　　1.智能自我保护

　　锂离子电池的自我保护是锂离子电池的最根本的功用，如今锂离子电池组的BMS体系根本上都能够完结温度保护、电流保护等功用，可是这都是在体系层级上的保护，而关于锂离子电池的智能化规划能够完结锂离子电池层面的自我保护，例如在电池内添加额外的感应电极、添加温度反应智能材料，通过在锂离子电池内添加一些智能结构和材料，从而完结锂离子电池智能化规划。

　　1.1防内短路规划

　　内短路是影响锂离子电池安全性的严峻问题，因为锂枝晶、多余物等招致的锂离子电池内短路，常常会惹起严峻的安全问题。

　　为了搞定锂枝晶生长招致的内短路事故，人们规划了多种方法监控锂离子电池内部锂枝晶的生长。例如Wu等人规划的多功用隔膜，这种隔膜在传统的聚合物隔膜中间还参加了一层金属，这层金属充任了锂枝晶探测器的功用，通过监测这层金属与负极之间的电压差，就能够完结对锂枝晶的监控，使得该隔膜即保存了传统隔膜的功用，也完结对锂枝晶的监控。斯坦福大学的Kai Liu三层复合多功用隔膜，改隔膜的特性是隔膜的中间层参加了SIO 2 ，当锂枝晶生长到一定水平时，穿刺隔膜时，SIO 2 会与金属锂发生反应，耗费锂枝晶，从而防止锂枝晶的进一步生长。

　　1.2智能防止锂离子电池过热

　　锂离子电池假如发生过热(如外部加热、短路进程自放热等)会惹起隔膜缩短，惹起正负极短路，从而招致热失控发生。传统的PP-PE-PP复合隔膜在较低的温度下，能够完结主动闭孔功用，从而切断正负极的反应，到达抑止电池过热的作用，可是假如温渡过高，PP层也发生缩短时，这种三层复合隔膜也就失效了。

　　为了搞定锂离子电池在过热情况下的安全性问题，Yim等人规划一款能够保护锂离子电池过热情况下安全的电解液添加材料。咱们都晓得普通的电解液阻燃剂都会对锂离子电池的功能形成严峻影响，因此难以在实践中的运用。而Yim等降阻燃剂装入了独立的小胶囊之中，这些胶囊的外壁材料在电解液中非常稳定，因此正常情况下不会对锂离子电池功能产生影响。当温度逾越70摄氏度时，在阻燃剂DMTP的蒸汽压的作用下，惹起外壳的决裂，将阻燃剂释放到电解液之中，招致电解液的电导率急剧降落，阻止电池内进一步发生反应。

　　上述的方法对锂离子电池的保护是一次性的，即一旦保护机制发动，则意味着整个电池失效。为了搞定上述问题，Yang等人规划了一种能够多次发动的保护办法，该方法的特性是采用能够在温度的影响下，停止可逆的溶胶-凝胶转变的智能电解液。该款电解液主要由PNIPAM/AM构成，当温度逾越转变温度时，PNIPAM会由亲水性转变为憎水性，从而极大的抑止离子在其间的扩散。重要的是，在温度降低时该反应完好可逆，因此能够完结对电池的多次保护，该技能能够运用水系超级电容器上，保护电容器的安全。

　　2.智能主动修正

　　跟着锂离子电池的提高，锂离子电池面临的各种损害的时机也在不时添加，假如锂离子电池能够完结像生物体那样的主动修正功用，这关于延长锂离子电池的运用寿数，降低锂离子电池的安全风险就有非常重要的意义。

　　2.1外界损害的主动修正

　　具有主动修正功用的电池其实不是什么全新的概念，例如Li-I电池，其隔膜实践上就是Li与I的反应产品LiI，因此在隔膜毁坏后，Li与I发生接触，反应产品LiI就完结了对隔膜的修补。

　　现代意义的主动修正功用锂离子电池，更多的是根据多功用材料完结的，例如Wang等人规划的自修正功用的超级电容器，其主要是由超分子材料构成的网构成，材料内很多的氢键使得材料在面临机械损害时具有主动修正的特性。在50摄氏度下，材料被切断后，能够在5min之内自我愈合。

　　上述的自愈合规划主要是针对水系超级电容器，自愈合锂离子电池的规划还面临不小的应战，这很大水平是因为锂离子电池的有机电解液暴漏在空气之中，会严峻的影响锂离子电池的功能，因此自愈合锂离子电池规划还需求依靠电解液的接连改良。

　　2.2外形回忆才能

　　跟着可穿戴设备的提高，传统的硬壳结构的锂离子电池从前无法满足实践运用的需求，因此能够在遭到外力(如热、电磁力、压力等)发生形变后，能够康复初始规划外形，就成为了特种锂离子电池的需求。Yan等人使用外形回忆合金TiNi规划的具有外形回忆才能的超级电容器，TiNi合金的相变温度为15摄氏度，而人体皮肤外表的温度大约在35摄氏度左右，因此该电容器能够在人体体温的作用下康复到初始的外形，主动缠绕在伎俩上。

　　假如把上述的外形回忆合金TiNi做成纤维状，还能够制成多种外形的具有外形回忆功用的电池。这一功用在航天领域有着很好的运用将来，在发射之前，首先在较低的温度下，将电池折叠尽量减少体积，进入太空后，康复温度，则电池主动回复其初始外形，并且在整个进程中电池的电功能不受任何影响，这将极大的提高航天发射的效率。

　　智能化浪潮是一个不可逆的趋向，锂离子电池的智能化展开将是一个非常重要的方向，跟着材料和规划技能的不时进步，相信咱们在将来将能够见证更加智能、更加人性化的蓄电池的出生。