王庆生：锂离子动力电池安全性与材料热电化学及结构性能研究-第2页-北极星售电网

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下面我们从具体的材料进行一系列的分析，我们在电池材料中大约有这些是主要的材料，我们看一下铝膜的热分析。这个很有意思，隔膜性能对比分析，从这个膜可以看到它的体表面积是非常大的。还有从控精和孔率来看，还有从比表面积来看。然后再看热膨胀系数，材料膜从本身和结构膜来看，结构膜热膨胀系数高于材料膜，在日后给大家一个建议，我们在膜方向使用上有更多的选择。从这一点大家可以看到，在130度的时候，结构膜上来看，出现了一个吸热峰，结构膜在130度的时候已经开始出现了热不变，但是在材料膜上区别还是很大的，很稳定。

这个是我们同体系膜不同材料做的测试，还是有一些差别的。这个是在PVDF膜热性能的比较，这个是电解液的性能，包括电解液所有的物理表征，从表面张力，从这里可以看到，60度之前我们要求还是很稳定的，而且在60度的时候发现了锂子跃迁非常快。

这个图说明了一个在分解前，一个是在溶剂参与后的反应，有助于给我们做一个参考。这个我们从各个温度点来测定了整个电解液不同温度时间下分解的不同的气体所带来的效应，我们要很关注这些气体的一些成分。这个是整个ARC测试。这个是整个对接触角的测试，因为正极也好，负极也好，它的相容性都有关系，电解液什么样情况下接触角在什么情况下是可控的，而且达到我们所希望的预期。

这个是在满电态一个正极情况下的曲线，大家可以看到，它是有区别的，在十度之差，包括负极的也是在十度之差。这是不同材料，使用的是同一种电解，它在做ARC测试的时候，两种都是三元材料，它的热拐点、温度点是不一样的，也就是说不同材料在热传导上都会有不同的系数要求，包括不同的负极也是一样。这是同一种材料在不同电解质里面的曲线。

我们再看一下正极材料，我们叫不同锂金属氧化物材料，我们发现了我们在这里举出两种材料，主要针对三元材料和磷酸铁锂材料，这是它的力度、结构的一些常规物理变化。这里给出了钴酸锂的热含变化曲线。这个是分解的变化。

我们重点介绍下面的几个点，现在大家看一下三元材料，这里代表的是指NCM，未充电情况下，可以发现在250度之前，两种材料的热含变化是基本上很相近，没有什么大变化，在250度之后，一个是在400度，一个在500度，会发现不同的峰值，在250度之前，对材料来说都是很稳定，在250度之后，三元材料出现了两次放热，但是磷酸铁锂只有一次。这个是在充电情况下，大家可以从曲线图看到，满电态放热磷酸铁利是高于三元材料的。从热反应速率来看，三元材料中它的热反应速率是高于磷酸铁锂的，磷酸铁锂整个热含量大于三元材料，而且它一旦出现热失控带来的负反应能量是非常大的。

从这个图上我们很清楚地比较出了三元材料与磷酸铁锂之间的关系，红色的是磷酸铁锂的值，黑色是三元材料，大家从这个曲线可以看到什么呢?法点启动是不一样的，三元材料是在60度已经开启了热跟踪法值，但是在磷酸铁锂99度才凯奇。其实我们在动力电池设计中，我个人认为，并不是说最理想，我们在设计要跟踪抓住这个热含系数的变化，但是磷酸铁锂热含系数一直很低，一直是没有太多的大的热含变化。但是一出现的时候已经到了拐点，不可控制了，失控了。但是在三元材料一直是线性的系数，而且在热失控法点的时候，其实三元材料的法点值高于磷酸铁锂。

我们大家可以看到，磷酸铁锂热膨胀系数是三元材料的两倍，大家知道电池动力学，我们现在在界面的问题，我们一年后到一年半后的问题怎么样解决?我们在这里已经看到。这个是负极材料的分析，这个是常规性的分析，我不做过多的介绍。负极的还是蛮稳定的，因为在600度的时候还是比较小，不论是MCM等等都是很稳定。但是它的热膨胀系数都是一样的，但由于肌体材料厚度不一样，整个膨胀率还是有差别的。

我们归根结底大家可以看到这张表，我们发现了整个隔膜的温度变化点，我们要注意的是什么?它和材料的正极负极及隔离膜之间的热含变化等等。

原标题：锂离子动力电池安全性与材料热电化学及结构性能研究

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