锂离子电池类EVA基PTC材料在锂离子电池中用作温控开关

EVA基PTC材料在锂离子电池中用作温控开关钟海，詹才茂，詹晖*，周运鸿武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉 430072摘要：本文成功的制备了EVA基正温度系数（PTC）复合材料，阻温特性测试表明这

EVAPTC 基材料在锂离子电池中用作温控开关 1* 钟海，詹才茂，詹晖，周运鸿 430072 武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉 EVAPTCEVA 摘要：本文成功的制备了基正温度系数（）复合材料，阻温特性测试表明这种基复合物具备 EVAPTC 典型正温度系数效应。我们将基材料与锂离子电池正极材料复合，使得复合后的正极也具有了温 PTCPTC 度开关效应，而且的加入后对电极的电化学性能无不利影响，因而这种复合电极技术能够用于锂离 子电池，并能有效防止热失控，提高电池的热安全性能。 EVALiFePO 关键词：正温度系数材料；电流切断；热安全性；； 4 1、 前言 __ 尽管锂离子电池已经被广泛的应用于日常生活中，但是它的安全性问题一直备受，这也是其大规模应 用于动力电池的一个亟待解决的瓶颈。锂离子电池在滥用条件下，可能出现热失控从而产生大量的热量使得 __PTC 电池内部温度急剧上升进而导致严重的起火或事故。而材料具有温度响应特征，在开关转变温度附近 EVAPTC 其阻值会急剧增大。基于以上因素，我们将基复合材料引入到电池正极中，以期能够给正极赋予 温度开关效应，在温度急剧上升时切断电流从而防止热失控。 2 、实验 2.1PTCPEOEVA105℃ 空白膜的制备：按比例称取、和处理的乙炔黑于圆底烧瓶中，加入石油醚溶剂，在 5hPTC 下加热搅拌，回流冷凝约，然后浇灌并除去石油醚得到的混合物即为空白膜。 2.2PTCPTC7.5%PTFE5%20%LiFePO 混合电极和空白电极的制备：将混合物（）、（）、乙炔黑（）和 4 67.5%PTCPTFELiFePO5:20:75 （）擀膜制备成复合电极；将、乙炔黑和按比例混合擀膜制成空白电极。 4 2.3PTC1MLiPFEC/DMC1:1v/v 充放电条件：复合电极或以上空白电极为正极，锂片为负极，（）为电解 6 __lgard23002.04.0V3090℃75__/g 液，隔膜为。电池充放电压范围为－，温度为或，充放电电流为。 3 、结果与讨论 EVA1 将制备的基混合物空白膜裁片并测试其阻温特性，如图所示。从图中的数据可以看出混合材料的 90℃PTC463.6 开关转变温度在左右，其强度为（最大电阻值与室温下电阻值的比值），这说明制备出来的 EVA 基混合物具备典型的正温度系数效应。 2PTC/LiFePO30℃ 图显示了复合电极在不同温度下放电容量随循环次数的变化。第一周循环在下进行， 4 140__h/g90℃1 电池释放了的容量，表明电池在常温下能够进行正常的充放电。将电池放置到的条件下静置 hPTC/LiFePO90℃ 后再进行充放电测试，基本没有容量释放，这可以归因于电池中的复合电极在的条件下 4 其电阻值急剧增大，电化学反应被切断。 PTC/LiFePO30℃3 通过测试并对比了复合电极和空白电极在、不同电流密度下的充放电曲线（图）。 4 PTC/LiFePO 从图中的数据可以看出，在图示的电流密度下复合电极和空白电极的充放电曲线基本重合，表 4 PTC 明加入混合物后对电极的室温电化学性能无不利影响。 4 、结论 PTCPTC 将制备的混合物与锂离子电池正极材料复合，得到了具有温度开关效应的复合电极。研究发现， 90℃PTC 当该电极温度达到时，具有正温度效应的组分发挥作用，通过急剧提高电极电阻切断电流，与现有 PTCPTC 的组件在锂离子电池中的应用不同，复合电极技术可以在最短的时间内感知电池内部的温度异常， 并及时切断电流，从而有效避免电池的热失控反应。 * E-mailaddress:zhanhui3620@126.com 1通讯联系人，