鋰離子電池安全問(wèn)題有多重要?
如今鋰離子電池不僅作為各類消費(fèi)型電子產(chǎn)品最主要的電源,還廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展過(guò)程,鋰離子電池的性能顯著提高:
電池容量以及比能量不斷提高,循環(huán)次數(shù)一路增長(zhǎng),價(jià)格持續(xù)下降。但困擾其發(fā)展的頭號(hào)難題——安全性卻一直未能得到有效解決。鋰離子電池一旦發(fā)生安全事故,不僅僅會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失,還有可能造成人身傷害乃至死亡。安全問(wèn)題已經(jīng)成為影響鋰離子電池新興市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。
單體電池安全問(wèn)題不容忽視
鋰離子單體的電池主要用在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等小型消費(fèi)電子產(chǎn)品上。在2006年之前,由于自動(dòng)化技術(shù)不成熟、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不完善以及檢測(cè)技術(shù)不過(guò)關(guān)等因素,單體電池偶爾會(huì)發(fā)生過(guò)熱起火、爆炸等安全事故,有時(shí)也造成失火事故乃至傷人事件。隨著技術(shù)進(jìn)步,這些安全事故發(fā)生概率逐步降低,但在2013年,有人因在蘋果手機(jī)充電時(shí)打電話造成漏電被電擊致死,還有一人的蘋果發(fā)生自燃。單體電池的安全問(wèn)題再一次引起人們關(guān)注。
單體電池的安全問(wèn)題一般都是由于電池非正常使用情況如過(guò)充、過(guò)熱或短路等熱失控造成的,表現(xiàn)為電池變形、漏液、起火、爆炸等。鋰離子電池之所以會(huì)發(fā)生安全問(wèn)題,與其固有結(jié)構(gòu)分不開。
鋰離子電池主要有正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜組成。正常充電情況時(shí),鋰離子電解液中進(jìn)入正極材料,負(fù)極一側(cè)電解液中的鋰離子通過(guò)隔膜進(jìn)入正極一側(cè)的電解液,負(fù)極材料上金屬鋰變成鋰離子進(jìn)入電解液。但在非正常使用情況下,一旦正極材料穩(wěn)定性稍差,就極易釋放出氧氣,與電解液中的碳酸酯發(fā)生反應(yīng),放出大量的熱和氣體,而負(fù)極材料中還有活性強(qiáng)的金屬鋰,與氧氣接觸會(huì)立即燃燒并引燃電解液、隔膜等。尤其是鋁殼鋰離子電池,由于外殼具有一定強(qiáng)度,使得大量的熱量和氣體在內(nèi)部急劇,從而引起爆炸。
此前大部分人都以為,聚合物鋰離子電池比液態(tài)電解液的鋰離子電池更安全,原因是聚合物電池的電解液為膠狀、半固態(tài),著火點(diǎn)更高,同時(shí)聚合物電池可以使用軟包裝,可以更早的突破殼體,避免氣體和熱量聚集過(guò)多。但今年以來(lái)的聚合物電池引發(fā)的安全事故顛覆了這一認(rèn)識(shí)。聚合物電池同樣使用正負(fù)極材料、隔膜和有機(jī)電解液,而且電解液為膠狀,不易泄漏,將會(huì)發(fā)生更猛烈的燃燒。燃燒也是聚合物電池安全性最大的問(wèn)題。
可見,安全問(wèn)題是鋰離子電池的本質(zhì)屬性,只能通過(guò)技術(shù)手段如采用更加安全的電池材料、防爆閥、保護(hù)電路等手段以及提高生長(zhǎng)過(guò)程中質(zhì)量控制水平,最大限度降低安全事故發(fā)生概率。尤其是保護(hù)電路,它能在過(guò)充、過(guò)熱或者短路時(shí)快速切斷電流,對(duì)保護(hù)電池安全極為重要。
電池組安全問(wèn)題聚焦
對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō),目前安全問(wèn)題更為突出的還是在動(dòng)力電池即電池組。一方面在于電池組發(fā)生安全事故的頻率遠(yuǎn)高于單體電池,僅在2013年就發(fā)生了超過(guò)十起由電池組引起的電動(dòng)汽車安全事故,包括起火、運(yùn)行故障等,而由電池組引發(fā)的電動(dòng)自行車的安全事故見報(bào)道的就超過(guò)了數(shù)百起。更重要的原因是電池組引發(fā)的安全事故的危害以及影響力大大超過(guò)單體電池。如波音客機(jī)上鋰離子電池組起火不僅影響了波音公司信譽(yù),還幾乎導(dǎo)致鋰離子電池退出飛機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)。而電動(dòng)汽車市場(chǎng)發(fā)展不如預(yù)期,電池安全問(wèn)題也是非常重要的因素之一。
















