鋰離子電池的安全性

離子電池具有能量密度高、輸出電壓高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點，在微電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時，它們在電動汽車、軍事、空間技術(shù)等領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景[1-2]。然而，鋰離子電池在造福人類的同時也帶來了一些安全隱患。近年來，鋰離子電池安全事故時有發(fā)生。例如，2006年，蘋果(apple)和聯(lián)想(lenovo)筆記本電腦因電池安全問題被召回;2008年，本田(Honda)混合動力汽車著火;825輛全電動公交車因電池過熱起火。由于這些事件，鋰離子電池的安全性越來越受到人們的關(guān)注。

 

鋰離子電池的安全性分析

 

鋰離子電池的安全問題可以歸結(jié)為兩個因素:一是鋰離子電池本身的特性;另一種是由于緊急情況或電池使用不當(dāng)造成的。鋰離子電池存在一系列潛在的放熱反應(yīng)，是鋰離子電池安全問題的根源。

 

1. 鋰離子電池本身的原因

 

鋰離子電池本身的特性是決定其安全性的根本因素[3-4]:(1)由于能量密度高，鋰離子電池容易因熱失控而導(dǎo)致不安全行為;(2)當(dāng)鋰離子電池過充時，由于正極材料鋰離子，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其具有較強(qiáng)的氧化能力;或正極材料直接釋氧，使電解液中的溶劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化;負(fù)極表面的固態(tài)電解質(zhì)界面(se I)膜的分解，以及從負(fù)極析出的金屬鋰與電解質(zhì)的反應(yīng)，如果這些過程釋放的熱量積累起來，可能會導(dǎo)致熱失控。(3)鋰離子電池電解液多為有機(jī)溶劑，主要成分為碳酸鹽，閃蒸，沸點很低，在4.6V左右容易被氧化，如果有泄漏，容易引起電池起火，甚至燃燒爆炸;(4)在鋰離子電池粘結(jié)劑結(jié)晶時，容易形成銅枝晶和活性物質(zhì)剝離，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，帶來安全隱患。

 

2. 緊急情況或濫用原因

 

在某些緊急情況下,如電池過度充電,針灸滲透、擠壓,和高溫環(huán)境中,電極和有機(jī)電解質(zhì)容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),如S E我膜的分解,有機(jī)電解液的氧化和還原,正極的分解,生成的氧正極分解,進(jìn)一步與有機(jī)電解液反應(yīng)。如果這些反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量不能及時散發(fā)到周圍環(huán)境中，就會導(dǎo)致熱失控，最終導(dǎo)致電池燃燒爆炸。