鋰離子電池的安全特性是如何實現(xiàn)的?

為了保證鋰離子電池的安全可靠使用，專家們進行了非常嚴格、徹底的電池安全設(shè)計，以達到電池安全評價指標。(1)隔膜在135℃自動關(guān)閉，采用國際先進的celgard2300pe-pp-pe三層復合膜。當電池加熱至120℃時，復合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部溫度降低。當電池加熱至135℃時，PP膜孔閉合，電池破裂，電池不再升溫，保證了電池的安全性和可靠性。條件下,電池充電,電池電壓大于4.2 v,電動液壓添加劑與其他物質(zhì)聚合電液,電池的內(nèi)部阻力增加,形成大面積的斷路在電池內(nèi)部,和電池不再升溫。(3)電池蓋復合結(jié)構(gòu):電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)。當電池升溫時，電池激活過程中產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)部壓力增大，壓力達到一定程度的劃痕破裂和空氣釋放。(4)進行外部短路、過充、針刺、板擊、焚燒等各種環(huán)境濫用試驗，考察電池的安全性能。同時對電池進行溫度沖擊試驗和振動、跌落、沖擊等力學性能試驗，考察電池在實際使用環(huán)境中的性能

鋰離子電池的安全問題一般表現(xiàn)為燃燒甚至爆炸。這些問題的根本原因在于電池內(nèi)部失控的熱控制。此外，一些外部因素，如過充、火源、擠壓、擊穿和短路，也會導致安全問題。鋰離子電池在充放電時會產(chǎn)生熱量。如果超過所產(chǎn)生的熱耗散能力的電池,鋰離子電池過熱,和電池材料會有破壞性的副反應如SEI膜的分解、電解液分解,正電極分解,負電極與電解液反應和負電極反應與膠粘劑。

 

1. 陽極材料的安全危害

 

當鋰離子電池沒有在正確的時間使用時，電池內(nèi)部的溫度會升高，導致活性物質(zhì)分解，電解液氧化。同時，這兩個反應會產(chǎn)生大量的熱量，導致電池溫度進一步升高。不同的鋰態(tài)對電池的晶格轉(zhuǎn)變、分解溫度和熱穩(wěn)定性的影響不同。

 

2. 負極材料的安全危害

 

前期使用的陰極材料是金屬鋰。電池在反復充放電后，容易產(chǎn)生鋰枝晶，進而刺穿隔膜，導致電池短路、泄漏甚至爆炸。嵌鋰化合物可以有效避免鋰枝晶的產(chǎn)生，大大提高鋰離子電池的安全性。隨著溫度的升高，嵌鋰碳陽極首先與電解液發(fā)生放熱反應。在相同充放電條件下，電解液與嵌鋰人造石墨的反應放熱速率遠大于與嵌鋰介相炭微球、碳纖維、焦炭等的反應放熱速率。

 

3.隔膜和電解液的安全隱患

 

鋰離子電池的電解質(zhì)是鋰鹽與有機溶劑的混合溶液，其中商用鋰鹽為六氟磷酸鋰。該材料在高溫下容易發(fā)生熱分解，與微量水和有機溶劑發(fā)生熱化學反應，降低了電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性。電解液的有機溶劑為碳酸鹽，沸點和閃點低，在高溫下容易與鋰發(fā)生PF5反應，容易被氧化。

 

4. 制造過程中的安全風險

 

在鋰離子電池的制造過程中，電極的制造、電池的組裝等過程都會影響電池的安全性。如正負電極的混合、涂覆、軋制、切割或切割、組裝、電解液注入量、密封、成形等過程的質(zhì)量控制，均影響其性能和安全性