中國粉體網(wǎng)訊 鋰離子電池因其低成本、高性能、大功率、綠環(huán)境等諸多優(yōu)勢，現(xiàn)已成為新能源的典型代表，廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼產(chǎn)品、移動電源以及電動汽車等領(lǐng)域。隨著鋰離子電池的不斷推廣，鋰離子電池的安全性越來越受到人們的關(guān)注，由于電池本身技術(shù)原因或是使用不當(dāng)?shù)葐栴}都可能會造成鋰離子電池爆炸，引起火災(zāi)等安全事故。尤其近幾年以電動汽車為主的電動交通工具市場對鋰離子電池的需求不斷加大，在發(fā)展大功率鋰離子電池體系過程中，電池安全問題引起了廣泛重視，存在的問題急需進(jìn)一步解決。
鋰離子電池?zé)崾Э剡^程
近幾年出現(xiàn)的電池?zé)崾Э匾鸬幕馂?zāi)的案例中，都是由于電池的生熱速率遠(yuǎn)高于散熱速率，且熱量大量累積而未及時散發(fā)出去所引起的。從本質(zhì)上而言，“熱失控”是一個能量正反饋循環(huán)過程：升高的溫度會導(dǎo)致系統(tǒng)變熱，系統(tǒng)變熱后溫度升高，又反過來讓系統(tǒng)變得更熱。
鋰離子電池?zé)崾Э剡^程圖
第1階段：電池內(nèi)部熱失控階段
電池在80～90℃時是安全的，溫度升高到90～120℃之間時 SEI 膜開始分解，釋放熱量，溫度升高。但是當(dāng)溫度達(dá)到120～130℃時保護(hù)層SEI膜遭到破壞，負(fù)極與溶劑、粘結(jié)劑反應(yīng)，溫度升高，隔膜融化關(guān)閉。溫度繼續(xù)升高至150℃之上后，內(nèi)部電解質(zhì)開始進(jìn)行分解，繼續(xù)釋放熱量，進(jìn)一步加熱電池。
第2階段：電池鼓包階段
電池溫度達(dá)到200℃之上時，正極材料分解，釋放出大量熱和氣體，持續(xù)升溫。250-350℃嵌鋰態(tài)負(fù)極開始與電解液發(fā)生反應(yīng)。
第3 階段：電池?zé)崾Э�，爆炸失效階段
在反應(yīng)發(fā)生過程中，電解液與正極反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣劇烈反應(yīng)并進(jìn)一步使電池發(fā)生熱失控。
鋰離子電池?zé)崾Э爻梢?/strong>
其實一般電池內(nèi)短路在電子產(chǎn)品中出現(xiàn)的概率是千萬分之一，也就是說平時生活中用到的單個電池安全性相對較高。但是在電動汽車中，一輛電動汽車的電池組需要幾千個電池組成，這樣發(fā)生熱失控的概率就由千萬分之一上升到千分之一。而且電動汽車的電池一旦發(fā)生危險，后果將非常嚴(yán)重，研究電池?zé)崾Э氐某梢蜃兊糜葹橹匾?/p>
1 生產(chǎn)過程
電池生產(chǎn)過程
①正極材料
正極材料的安全性能主要包括過充安全性和熱穩(wěn)定性，在氧化狀態(tài)下，正極材料發(fā)生放熱分解反應(yīng)，并釋放氧氣。
②負(fù)極材料
負(fù)極材料雖然比較穩(wěn)定，但嵌鋰狀態(tài)下的碳負(fù)極在高溫下會首先與電解液發(fā)生反應(yīng)。
③電解液
電解液包括無機(jī)導(dǎo)電劑和有機(jī)溶劑，而有機(jī)溶劑的易燃特性本身就會對電池的安全性能造成一定的影響。
④生產(chǎn)工藝
電池的生產(chǎn)工藝非常復(fù)雜，即使進(jìn)行嚴(yán)格控制，也不能完全避免生產(chǎn)過程中的金屬雜質(zhì)或毛刺。若電池內(nèi)部出現(xiàn)雜質(zhì)、毛刺或枝晶，經(jīng)過放大和惡化導(dǎo)致電導(dǎo)率升高，溫度上升，化學(xué)反應(yīng)和放電發(fā)熱所產(chǎn)生的熱量不斷累積，最終可能造成電池的熱失控。
2 使用過程
①電池過充觸發(fā)熱失控
電池本身有過沖保護(hù)，但是當(dāng)這種過沖保護(hù)出現(xiàn)問題失靈的情況下，電池還在繼續(xù)充電就會導(dǎo)致電池過沖觸發(fā)熱失控。隨著電池的不斷使用，電池的老化現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重，且電池組的一致性越來越差，此時的電池如果過充極易出現(xiàn)熱安全問題。所以任何時候都應(yīng)該按使用說明進(jìn)行安全充電。
②電池過熱觸發(fā)熱失控
電動汽車在實際路況行駛中，當(dāng)電動汽車保持高速行駛或遇到極限工況時，必須持續(xù)大電流放電，這時電池內(nèi)部的溫度開始慢慢升高，當(dāng)電池?zé)崃看罅糠e累時，若不及時限制其放電電流，極有可能造成動力電池的熱失控現(xiàn)象。
③機(jī)械觸發(fā)熱失控
動力電池包遭遇撞擊變形、電池包內(nèi)部電池短路、以及其他對電
池包造成損壞的行為都有可能引發(fā)電池的熱失控。
正確使用鋰離子電池的注意事項
①安全使用電池，防止電池著火、爆炸等安全事故的發(fā)生要購買正規(guī)廠家生產(chǎn)的正規(guī)、安全電池。
②使電池處在良好的通風(fēng)、散熱環(huán)境中，保證電池工作時的溫度不超過電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)等的溫度。如果發(fā)現(xiàn)電池溫度過高，則要想辦法為電池降溫或必要時暫停使用電池，以保證安全。
③充電時要用與電池配套的充電設(shè)備，按規(guī)定充電，防止電池發(fā)生過充現(xiàn)象。一旦過充立即停止充電。
④要保證正確使用電池不要用尖銳或重物撞擊電池，可以在保證電池良好的通風(fēng)、散熱等的條件下在電池外部加保護(hù)罩，防止電池外部損傷而導(dǎo)致安全事故。
