鋰電池由正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜組成。正常充電時(shí)，鋰離子電解液進(jìn)入負(fù)極材料，負(fù)極一側(cè)的鋰離子通過(guò)膜進(jìn)入正極一側(cè)的電解液，負(fù)極材料上的金屬鋰變成鋰離子進(jìn)入電解液。但在正常使用的情況下,一旦陰極材料的穩(wěn)定性稍差,很容易釋放氧氣,和電解質(zhì)的碳酸鹽反應(yīng),釋放大量的熱量和氣體,金屬鋰陰極材料和活躍,和氧氣接觸會(huì)立即燃燒,點(diǎn)燃電解質(zhì),隔膜,etc.Especially鋁殼鋰離子電池,因?yàn)闅び幸欢ǖ膹?qiáng)度,所以大量的熱和氣體內(nèi)部尖銳,導(dǎo)致了爆炸。

 

　　以前，大多數(shù)人都認(rèn)為鋰離子電池比液體電解質(zhì)更安全，因?yàn)殡娊赓|(zhì)是膠體、半固態(tài)的，燃點(diǎn)更高，而聚合物電池可以采用軟包裝，可以提前突破外殼，防止氣體和熱量積聚過(guò)多。但今年涉及聚合物電池的安全事件顛覆了這種看法。聚合物電池還采用正極材料，有隔膜和有機(jī)電解質(zhì)，而且電解質(zhì)是膠體的，不太容易泄漏，會(huì)發(fā)生更劇烈的燃燒。燃燒也是聚合物電池最大的安全問(wèn)題。

 

　　由此可見(jiàn)，安全性是鋰離子電池的基本特性。只有通過(guò)更安全的電池材料、防爆閥、保護(hù)電路等技術(shù)手段，以及提高生長(zhǎng)過(guò)程中的質(zhì)量控制水平，才能最大程度地降低安全事故發(fā)生的概率。特別是保護(hù)電路，在過(guò)充、過(guò)熱或短路的情況下能迅速切斷電流，對(duì)保護(hù)電池的安全非常重要。

 

　　聚焦電池安全問(wèn)題

 

　　對(duì)于鋰電池來(lái)說(shuō)，目前安全問(wèn)題比較突出或迫在眉睫的是電池組。一方面，電池組造成的安全事故發(fā)生的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單電池。僅2013年，因電池組引起的火災(zāi)、操作故障等電動(dòng)汽車安全事故就有10多起，而因電池組引起的電動(dòng)自行車安全事故已報(bào)道數(shù)百起。更重要的原因是，電池組所造成的安全事故和影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單個(gè)電池。例如，一架波音客機(jī)的鋰離子電池組發(fā)生火災(zāi)，不僅影響了波音的信譽(yù)，而且?guī)缀鯇?dǎo)致鋰離子電池從飛機(jī)市場(chǎng)上撤出。電池安全性也是電動(dòng)汽車市場(chǎng)發(fā)展緩慢的一個(gè)重要因素。

 

　　鋰離子電池組的結(jié)構(gòu)基本相似，通過(guò)電源管理系統(tǒng)將多節(jié)單體電池串并聯(lián)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓和能量輸出/輸入。鋰離子電池組的安全問(wèn)題不僅是單體電池本身造成的，還與電池組的容量和大小有關(guān)。大容量電池釋放出大量的熱量，大部分的電池組是比較難以加熱的，熱量更有可能積累，導(dǎo)致熱失控。筆記本電腦用的六芯鋰離子電池重約400克，電動(dòng)自行車用的鋰離子電池組重約4公斤，電動(dòng)汽車用的更大的電池，比如特斯拉模型原型中使用的更大的鋰離子電池組，更容易發(fā)生安全事故。

 

　　如果不考慮單個(gè)電池的安全系數(shù)，只要每個(gè)電池散熱良好，保護(hù)電路及時(shí)有效，就可以防止鋰離子電池組的安全問(wèn)題。在實(shí)踐中，這是很難實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)殡姵亟M是小空間內(nèi)的少量單個(gè)電池，很難保證每個(gè)電池都能很好地加熱。同時(shí)，由于每個(gè)電池所處的環(huán)境不同，其發(fā)熱情況也不同。這大大增加了電池管理的難度，給電池管理系統(tǒng)帶來(lái)了很大的不確定性。一旦電源管理系統(tǒng)不能正常工作，發(fā)生電池組安全事故的可能性非常高。

 

　　至于筆記本電池，由于單體電池?cái)?shù)量較少，電池環(huán)境變化相對(duì)較小，管理難度較低，特別是隨著單體電池安全性的提高和電池管理技術(shù)的進(jìn)步，基本不存在安全事故。而電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車的電池，單節(jié)電池的數(shù)量從幾十個(gè)到幾千個(gè)不等。每個(gè)電池的環(huán)境變化都比較小，很難管理。沒(méi)有極其先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)，很難保證不發(fā)生安全事故。事實(shí)也證明了這一點(diǎn)，電力鋰離子電池引起的安全事故無(wú)處不在。電動(dòng)自行車火災(zāi)在中國(guó)頻繁發(fā)生，幾乎所有品牌，包括通用、卡瑪、日產(chǎn)和比亞迪，都經(jīng)歷過(guò)由電池組引起的安全事故，特斯拉除外。特斯拉的電池組使用了超過(guò)6000個(gè)電池，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他任何電動(dòng)汽車制造商，但由于其強(qiáng)大的電池管理系統(tǒng)，特斯拉從未發(fā)生過(guò)一次由電池組引起的安全事故。