隨著化石能源的日益消耗以及全球?qū)Νh(huán)保問(wèn)題的逐漸重視，利用電能取代化石能源收到了各國(guó)的關(guān)注和發(fā)展。而鋰電池作為目前最主流的電池類(lèi)型，由于其比能量高，貯存壽命長(zhǎng)，放電電壓平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于各類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品，新能源汽車(chē)以及國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。對(duì)鋰電材料的研究，也成了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

從目前的情況看，鋰電池最主要最關(guān)鍵的問(wèn)題是安全性問(wèn)題。在使用過(guò)程中，鋰電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量如果不能及時(shí)有效地散發(fā)，就會(huì)在電池內(nèi)部積累，引起電池溫度的升溫，電池溫度的升高又會(huì)進(jìn)一步促使反應(yīng)加劇，從而形成產(chǎn)熱與溫升的正反饋。當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，鋰電池的電極材料與電解液之間會(huì)發(fā)生一系列副反應(yīng)，這些副反應(yīng)往往會(huì)產(chǎn)生更為劇烈的熱效應(yīng)，引起電池溫度進(jìn)一步升高，此時(shí)的電池就有鼓脹、泄露、著火，甚至爆炸的危險(xiǎn)，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“熱失控”。

因此，對(duì)鋰電池材料的熱特性進(jìn)行分析就變得極為必要。就目前而言，DSC與ARC是評(píng)估電池材料熱穩(wěn)定性最為重要的兩種手段。

3個(gè)樣品中，有兩個(gè)是常規(guī)極片樣品，有一種是改性后的極片樣品。改性的目的是為了通過(guò)增加包覆材料，改善電極材料的熱特性，降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)，想通過(guò)DSC觀察改性效果。

制樣附注：由于鋰電材料往往都對(duì)空氣中的水、氧氣非常敏感，所以制樣以及裝樣過(guò)程全部都在惰性氣氛下的手套箱內(nèi)完成。由于樣品在測(cè)試過(guò)程中存在分解和相互反應(yīng)，所以測(cè)試必須選用密閉型的高壓坩堝。

通過(guò)比較可以很明顯地觀察到，改性以后的極片，放熱峰明顯后移，說(shuō)明材料熱穩(wěn)定性提高。但是，改性極片的放熱量高于未改性極片，尤其是260 ℃左右的放熱峰尤為明顯。猜測(cè)可能是改性材料參與了反應(yīng)，從而提升了放熱量。而放熱量提升實(shí)際上不利于電極材料的熱穩(wěn)定的，因?yàn)橐坏┑竭_(dá)樣品的反應(yīng)放熱溫度，放熱量過(guò)大的話會(huì)加速二次反應(yīng)的發(fā)生，從而引發(fā)“熱失控”。

通過(guò)DSC可以幫助分析電極材料的穩(wěn)定性，放熱溫度越高，放熱量越小，說(shuō)明材料穩(wěn)定性越好；反之，則有更高的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，如果想更深入地了解電極材料的熱失控過(guò)程，還可以通過(guò)ARC來(lái)幫助評(píng)估。

作者

周延

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