安全性是车载锂离子充电电池走向实用的关键因素

材料的特点及电池单元盼性能进行了两次演讲。A123系统公司从2005年11月就开始向美国电动工具制造商BlackDecker公司提供电池单元。目前，该公司正在开发面向混合动 力车及插入式混合动力车的电池单元。

A123系统公司正在加快向汽车行业扩展业务的步伐，2007年5月，他们收购了生产燃料电池单元及插入式混合动力车电池单元的加拿大Hymotion公司，并在中国建立了面向车载锂离子充电电池的批量生产线。

据介绍，A123系统公司的正极材料利用了在粒径很小的磷酸铁中适添加碳素的方法，从而提高了电池的充放电周期寿命特性。该公司的试验结果表明，其面向插入式混合动力车所开发的电池单元在放电深度(DOD)100%的条件下经过3000个充放电周期后，仍然能维持90%的容量。体积膨胀率很小的负极材料

美国EnerDel公司展示的混合动力车锂离子充电电池引起了人们的注意。这款电池的正极采用了业内公认安全性较好的LiMn2O4，负极则采用了安全性更高的Li4Ti5O12。Li4Ti5O12不仅能够提高安全性，还可以提高电池单元在低温下的放电特性和在整个温度区间内的充放电周期寿命特 性。

和通常的石墨不同，Li4Ti5O12与电解液之间的界面上不会形成SEI(固态电解质界面)薄膜，因此，内阻不会增加。而且，由于不会产生树枝状晶体，电池单元也能够避免热失控现象。为了证明这种电池单元具有很高的安全性，EnerDel公司在演讲中播放了一段录像，展示了用人手对电池单元进行钉刺试验时的情况。

在放电特性方面，该电池单元的放电率可以达到50C。而且，由于内阻较低，并可以利用与石墨作负极材料时不同的电解液，因此在低温下的放电特性也很优异。在放电率为1C时的试验结果表明，-30℃的条件下可以确保90%以上的放电容量。

对于充放电周期寿命特性来说，EnerDel公司在温度55℃、DOD100%、放电率5C的条件下反复对电池单元进行充放电，基本没有出现容量下 降的现象。上述性能得以实现的原因在于，在进行充放电的过程中，Li4Ti5O12的体积膨胀率很小，还不到0.2%，即使反复进行充放电，晶体结构也不会崩溃。相比之下，石墨的体积膨胀率通常为9%左右，限制了其充放电周期寿命特性的提高。

不过，因为新开发的电池单元的平均电压很低，仅为2.5V，同负极采用石墨的锂离子充电电池相比，其缺点是能量密度较低。所以，EnerDel公司认为，此次开发的电池单元不适合用于电动汽车，而最适合于需要高输出功率的混合动力车。

能替代LiPF6的电解质盐

在电解液方面引起人们关注的是美国Air Products and Chemicals公司发布的Li2B12FxH12-x。据介绍，用Li2B12FxH12-x替代目前在电解液中的主流电解质盐LiPF6，可以提高 锂离子充电电池在高温下的充放电周期寿命特性。该公司认为，Li2B12FxH12-x的氟化水平越高(即x值越大)，则效果越好。它适用于采用 LiMn2O4或LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等含有锰的材料作正极的锂离子充电电池。公司表示，将这种材料作为锂离子充电电池中电解液的电解 质盐利用时，最重要的是水和氯化物离子(C1-)的含量，目前已确认，在生成时可以将其分别控制在20ppm和2ppm以下。今后，将加快开展面向实际应用的研发工作。

此外，宇部兴产公司就具有不可燃性的电解液材料发表了演讲。该公司提供的试验结果显示，即使在电解液(1M-LiPF6 Ec/MEC)中添加20质量%的难燃性溶剂或是难以燃烧的离子性液体，电解液仍然会燃烧。难燃性溶剂包括TMP(三甲基磷酸盐)、FCPN、F- MEC;难以燃烧的离子性液体包括EMI-TLF或HMI-FAP。

在宇部兴产公司的演讲中，该公司功能产品技术开发部首席部员牛越由浩认为：“在保持目前电池性能的前提条件下，要使电解液具有不可燃性是相当困难的。”

演讲中还介绍了应用功能性电解液作为防止热失控现象的手段，防止电池发生过度充电的实例。具体来说，在电解液中添加2质量%的CHB(环己基苯)可以防止电压上升，从而避免热失控现象的发生。由于CHB发生分解时的电压低于电解液的主要成分EC的分解电压，因此，电池单元的温度能够控制在100℃以下。而且，与不添加CHB时相比，添加CHB之后不仅放电容量不会下降，而且还可能提高100个充放电周期之后的容量保持率。