造成鋰離子電池安全問(wèn)題主要有哪幾點(diǎn)?
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-14 21:52
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從內(nèi)部原因分析，造成鋰離子電池安全問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：
01
負(fù)極析鋰
由于嵌入負(fù)極材料內(nèi)部動(dòng)力學(xué)較慢的原因，在低溫過(guò)充或大電流充電情況下，金屬鋰會(huì)直接析出在負(fù)極表面，可能導(dǎo)致鋰枝晶，造成微短路，高活性的金屬鋰與液體電解質(zhì)直接發(fā)生還原反應(yīng)，損失活性鋰，增加內(nèi)阻，影響電池性能。隨著循環(huán)不斷進(jìn)行，鋰枝晶會(huì)進(jìn)一步的增加，進(jìn)而刺破隔膜，導(dǎo)致電池短路、漏液甚至發(fā)生爆炸。
02
正極材料釋氧及結(jié)構(gòu)破壞
當(dāng)正極充電至較高電壓時(shí)，其處于高氧化態(tài)，晶格中的氧容易失去電子以游離氧的形式析出，游離氧會(huì)與電解液發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱，而且低著火點(diǎn)的有機(jī)電解液在氧的存在和溫度升高的情況下極不安全，從而電池極易發(fā)生燃燒、爆炸。
03
電解液分解和反應(yīng)
液態(tài)鋰離子電池的電解液為鋰鹽與有機(jī)溶劑的混合溶液，其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰，該材料在高溫下易發(fā)生熱分解，并會(huì)與微量的水以及有機(jī)溶劑之間進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)。電解液有機(jī)溶劑為碳酸酯類，這類溶劑沸點(diǎn)、閃點(diǎn)較低，在高溫下容易與鋰鹽釋放的PF5反應(yīng)，易被氧化。當(dāng)有鋰、氧存在時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列放熱副反應(yīng)，直接影響電池性能，甚至導(dǎo)致電池起火爆炸。
04
隔膜均勻性差及收縮破裂
當(dāng)鋰枝晶刺穿隔膜或溫度較高時(shí)隔膜發(fā)生收縮破裂，就會(huì)使電池正負(fù)極發(fā)生短路，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成安全事故。
05
高溫失效
高溫可以來(lái)自外部原因，也可以來(lái)自內(nèi)部的短路、電化學(xué)與化學(xué)放熱反應(yīng)、大電流焦耳熱。在高溫下，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部出現(xiàn)一系列不良反應(yīng)，如SEI膜分解、高活性的正、負(fù)極材料與電解液發(fā)生反應(yīng)、鋰鹽自分解、正極釋氧、電解液反應(yīng)等，這些反應(yīng)有可能導(dǎo)致熱失控。
無(wú)論是工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界針對(duì)鋰電池技術(shù)安全問(wèn)題從材料、電極、電芯、模組、電源管理、熱管理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等各個(gè)層面采取了多種改進(jìn)措施，雖取得一定進(jìn)展，但還是未達(dá)到理想效果，其安全性問(wèn)題依然十分突出。因此，如何突破這一技術(shù)瓶頸，滿足高安全性電池技術(shù)的需要，發(fā)展出不易燃、易爆的鋰電池，十分必要和迫切。
01
負(fù)極析鋰
由于嵌入負(fù)極材料內(nèi)部動(dòng)力學(xué)較慢的原因，在低溫過(guò)充或大電流充電情況下，金屬鋰會(huì)直接析出在負(fù)極表面，可能導(dǎo)致鋰枝晶，造成微短路，高活性的金屬鋰與液體電解質(zhì)直接發(fā)生還原反應(yīng)，損失活性鋰，增加內(nèi)阻，影響電池性能。隨著循環(huán)不斷進(jìn)行，鋰枝晶會(huì)進(jìn)一步的增加，進(jìn)而刺破隔膜，導(dǎo)致電池短路、漏液甚至發(fā)生爆炸。
02
正極材料釋氧及結(jié)構(gòu)破壞
當(dāng)正極充電至較高電壓時(shí)，其處于高氧化態(tài)，晶格中的氧容易失去電子以游離氧的形式析出，游離氧會(huì)與電解液發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱，而且低著火點(diǎn)的有機(jī)電解液在氧的存在和溫度升高的情況下極不安全，從而電池極易發(fā)生燃燒、爆炸。
03
電解液分解和反應(yīng)
液態(tài)鋰離子電池的電解液為鋰鹽與有機(jī)溶劑的混合溶液，其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰，該材料在高溫下易發(fā)生熱分解，并會(huì)與微量的水以及有機(jī)溶劑之間進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)。電解液有機(jī)溶劑為碳酸酯類，這類溶劑沸點(diǎn)、閃點(diǎn)較低，在高溫下容易與鋰鹽釋放的PF5反應(yīng)，易被氧化。當(dāng)有鋰、氧存在時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列放熱副反應(yīng)，直接影響電池性能，甚至導(dǎo)致電池起火爆炸。
04
隔膜均勻性差及收縮破裂
當(dāng)鋰枝晶刺穿隔膜或溫度較高時(shí)隔膜發(fā)生收縮破裂，就會(huì)使電池正負(fù)極發(fā)生短路，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成安全事故。
05
高溫失效
高溫可以來(lái)自外部原因，也可以來(lái)自內(nèi)部的短路、電化學(xué)與化學(xué)放熱反應(yīng)、大電流焦耳熱。在高溫下，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部出現(xiàn)一系列不良反應(yīng)，如SEI膜分解、高活性的正、負(fù)極材料與電解液發(fā)生反應(yīng)、鋰鹽自分解、正極釋氧、電解液反應(yīng)等，這些反應(yīng)有可能導(dǎo)致熱失控。
無(wú)論是工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界針對(duì)鋰電池技術(shù)安全問(wèn)題從材料、電極、電芯、模組、電源管理、熱管理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等各個(gè)層面采取了多種改進(jìn)措施，雖取得一定進(jìn)展，但還是未達(dá)到理想效果，其安全性問(wèn)題依然十分突出。因此，如何突破這一技術(shù)瓶頸，滿足高安全性電池技術(shù)的需要，發(fā)展出不易燃、易爆的鋰電池，十分必要和迫切。
