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(shì)，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(dòng)電源以及電動(dòng)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(huì)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(dòng)汽車為主的電動(dòng)交通工具市場(chǎng)對(duì)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(shí)散發(fā)出去所引起的。從本質(zhì)上而言，“熱失控”是一個(gè)能量正反饋循環(huán)過程：升高的溫度會(huì)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(shí)是安全的，溫度升高到90～120℃之間時(shí) 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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)生活中用到的單個(gè)電池安全性相對(duì)較高。但是在電動(dòng)汽車中，一輛電動(dòng)汽車的電池組需要幾千個(gè)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(dòng)汽車的電池一旦發(fā)生危險(xiǎn)，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(huì)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(huì)對(duì)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(huì)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(shí)的電池如果過充極易出現(xiàn)熱安全問題。所以任何時(shí)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(dòng)汽車在實(shí)際路況行駛中，當(dāng)電動(dòng)汽車保持高速行駛或遇到極限工況時(shí)，必須持續(xù)大電流放電，這時(shí)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(shí)，若不及時(shí)限制其放電電流，極有可能造成動(dòng)力電池的熱失控現(xiàn)象。
③機(jī)械觸發(fā)熱失控
動(dòng)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(duì)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(xiàng)
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(shí)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(shí)暫停使用電池，以保證安全。
③充電時(shí)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。
