鋰電池儲能 三方向提升安全性

鋰電池儲能 三方向提升安全性

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儲盈科技技術長謝芳吉博士在沙崙研究中心實驗室,進行可多套並聯的鋰鐵電池儲能系統櫃搭配臺達PCS測試。圖/業者提供

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鋰電池儲能系統在國內外不斷髮生電池起火事件,導致客戶心中始終有疑慮,就是鋰電池會不會爆炸起火。儲盈科技技術長謝芳吉博士指出,針對儲能系統安全的控制,藉由標準的制定與執行,透過相關的國際/國家認證的測試與監督,是可以達到穩定控制的目的。

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謝芳吉強調,但是對於鋰離子電池本身內部的問題,就必須在材料、製造及使用過程中的諸多安全隱患,尋求針對易產生安全問題的部分進行研發與改善,這是鋰離子電池製造商需要解決的問題,以下提供幾個方向作爲參考:

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一、提高電解液的安全性:電解液與正、負電極之間均存在很高的反應活性,尤其在高溫下,爲了提高電池的安全性,提高電解液的安全性是比較有效的方法之一。通過加入功能添加劑、使用新型鋰鹽以及使用新型溶劑可以有效解決電解液的安全隱患。根據添加劑功能的不同,主要可以分爲以下幾種:安全保護添加劑、成膜添加劑、保護正極添加劑、穩定鋰鹽添加劑、促鋰沉澱添加劑、集流體防腐添加劑、增強浸潤性添加劑等。例如國內工研院所研發的STOBA技術等。

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二、提高電極材料的安全性:磷酸鐵鋰以及三元複合材料是主要使用的正極材料,通常前者成本相對低廉、安全,後者屬高能量密度,不論在電動汽車產業與儲能系統中已普及應用。對於正極材料,提高其安全性的常見方法爲包覆修飾,如用金屬氧化物對正極材料進行表面包覆,可以阻止正極材料與電解液之間的直接接觸,抑制正極物質發生相變,提高其結構穩定性,降低晶格中陽離子的無序性,以降低副反應產熱。

對於負極材料,由於其表面的往往是鋰離子電池中最容易發生熱化學分解並放熱的部分,因此提高SEI膜的熱穩定性是提高負極材料安全性的關鍵方法。通過微弱氧化、金屬和金屬氧化物沉積、聚合物或者碳包覆,可以提高負極材料熱穩定性。

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三、改善電池的安全保護設計:除了提高電池材料的安全性,商品化的鋰離子電池中,採用的許多安全保護措施,如設置電池安全閥、熱溶保險絲、串聯具有正溫度係數的部件、採用熱封閉隔膜、加載專用保護電路、專用電池管理系統等,也是增強安全性的手段。

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隨着鋰離子電池安全性問題越來越受到人們的關注,許多企業積極針對鋰離子電池中的安全隱患進行研發與改善,提出有效的電池安全解決方案,也希望透過整個鋰電池儲能系統中的相關業者一起的努力,讓儲能系統的發展更爲穩定與可靠,能爲臺灣的新能源貢獻一份力量。