鋰離子電池移動電源安全性分析

(1)影響鋰離子電池安全性的內(nèi)部因素

1.材料。

(1)正電極材料的熱穩(wěn)定性及其與電解質(zhì)的反應(yīng)性。

大多數(shù)正極材料在放電狀態(tài)下具有良好的熱穩(wěn)定性，在充電狀態(tài)下具有熱不穩(wěn)定性。在不與電解液接觸的情況下，充電正極材料放熱的原因重要是由于晶體形狀的改變。充電正極與有機(jī)電解液接觸后，與電解液發(fā)生反應(yīng)，使電解液氧化，釋放出大量的熱量。

(2)陽極材料的安全性。

陽極材料應(yīng)化學(xué)穩(wěn)定，能與電解液形成SEI，不與電解液發(fā)生反應(yīng)等，否則反應(yīng)出現(xiàn)的大量熱量會導(dǎo)致電池爆炸。

(3)電解質(zhì)組成。

電解液進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移的角色在電池正極和負(fù)極電極之間,要高導(dǎo)電性、和電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)必須穩(wěn)定,以最小化電化學(xué)反應(yīng)速率與電解液之間的界面活性物質(zhì)的存儲,所以電池的自放電容量損失很小。目前，鋰離子電池電解液中會含有一定量的酸HF，正電極材料很容易被溶解侵蝕，溶解的正電極材料，會新增電池的內(nèi)阻，熱穩(wěn)定性差容易造成安全隱患。

(4)隔膜的選擇。

當(dāng)電池內(nèi)部溫度接近聚合物膜的熔點(diǎn)時，聚合物基體離子將聚合物膜熔解，使孔被堵塞，成為無孔的絕緣層。電池的內(nèi)阻迅速上升，通過電池的電流是有限的。當(dāng)溫度繼續(xù)上升超過聚合物膜的熔點(diǎn)時，聚合物膜進(jìn)一步熔化，導(dǎo)致正極和負(fù)極直接接觸，導(dǎo)致內(nèi)部短路，最終導(dǎo)致電池爆炸。因此，在選擇隔膜時應(yīng)考慮隔膜的熔點(diǎn)、厚度和孔隙率。

2.電池結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。

鋰離子電池的保護(hù)通常通過設(shè)置安全閥、熱敏電阻和設(shè)計保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)。保護(hù)電路是一種由多種電子元件組成的PCB電路，控制電池的充放電過程，防止電池的過充和過放電，每個元件都有發(fā)生故障的可能性。一旦保護(hù)電路失效，電池發(fā)生事故的概率將大大新增。

3.制造過程。

生產(chǎn)過程中有許多值得注意的細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)容易造成安全隱患，如:電桿毛刺、電桿粉脫落會刺穿隔膜造成短路;因電極耳過長及與電極板或電極殼接觸而引起的短路;極耳壓縮線圈芯，導(dǎo)致正負(fù)極短路，導(dǎo)致電池發(fā)熱，嚴(yán)重時會導(dǎo)致爆炸;在生產(chǎn)過程中，正極和負(fù)極的材料用量不合適，會造成鋰的不持續(xù)，而且容易通過擊穿隔膜造成內(nèi)部短路。同時，應(yīng)防止使用二次電池，防止短路等安全事故。

(2)影響鋰離子電池安全性的外部因素。

一個是過度充電，過度放電。

過充或過放電很容易導(dǎo)致鋰離子電池正極材料或電解質(zhì)釋放出氣體和熱量，導(dǎo)致電池膨脹，內(nèi)部壓力急劇上升。在嚴(yán)重的情況下，電池甚至可能由于煙和火爆炸。

二是外部短路。

外部短路由于操作不當(dāng)或故障引起的保護(hù)電路板正面和負(fù)面的短路,短路時,電池放電電流很大,所以電動核心加熱,高溫會使細(xì)胞內(nèi)的隔膜收縮或完全破壞,造成電池內(nèi)部短路,導(dǎo)致爆炸;

三是溫度過高。

過高的外部溫度會導(dǎo)致電池金屬外殼變形，電池內(nèi)膜熔化，陽極和陰極材料或電解液分解，容易導(dǎo)致電池短路