鋰電池有安全隱患嗎?

鋰電池包的安全性問(wèn)題，不僅與電池材料本身性質(zhì)有關(guān)，而且與電池制備技術(shù)和使用有關(guān)。手機(jī)電池頻頻發(fā)生爆炸事件，一方面是由于保護(hù)電路失效，但更重要的是在于材料方面并沒(méi)有根本的解決問(wèn)題。

鋰電池安全隱患來(lái)自于以下五個(gè)方面：

1、正極材料的安全隱患

2、負(fù)極材料的安全隱患

3、隔膜與電解液的安全隱患

4、制造工藝中的安全隱患

5、電池使用過(guò)程中的安全隱患

鋰電池爆炸是真的嗎?

隨著鋰電池包、新能源器件的快速發(fā)展，在改善我們生活的同時(shí)，問(wèn)題也隨之而來(lái)，三星note7，iphone電池爆炸事故還有前不久的蟹島公交連環(huán)燃燒事件，引發(fā)了人們對(duì)新能源技術(shù)的擔(dān)憂(yōu)。

 

以手機(jī)手機(jī)內(nèi)部安裝的是鋰離子電池為例，造成鋰電池包爆炸的原因主要有以下幾方面：

一.外部短路

外部短路可能由于操作不當(dāng)，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會(huì)使電芯的發(fā)熱，高溫會(huì)使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。

二.內(nèi)部短路

由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會(huì)產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)部壓力過(guò)大，當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受這個(gè)壓力時(shí)，電芯就會(huì)爆炸。

三.過(guò)充

電芯過(guò)充電時(shí)，正極的鋰過(guò)度放出會(huì)使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而放出的鋰過(guò)多也容易無(wú)法插入負(fù)極中，也容易造成負(fù)極表面析鋰，而且，當(dāng)電壓達(dá)到4.5V以上時(shí)，電解液會(huì)分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。

四.水分含量過(guò)高

水份可以和電芯中的電解液反應(yīng)，生產(chǎn)氣體，充電時(shí)，可以和生成的鋰反應(yīng)，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過(guò)充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時(shí)很容易分解生成氣體，當(dāng)這一系列生成的氣體會(huì)使電芯的內(nèi)部壓力增大，當(dāng)電芯的外殼無(wú)法承受時(shí)，電芯就會(huì)爆炸。

五.負(fù)極容量不足

當(dāng)正極部位對(duì)面的負(fù)極部位容量不足，或是根本沒(méi)有容量時(shí)，充電時(shí)所產(chǎn)生的部分或全部的鋰就無(wú)法插入負(fù)極石墨的間層結(jié)構(gòu)中，會(huì)析在負(fù)極的表面，形成突起狀“枝晶”，而下一次充電時(shí)，這個(gè)突起部分更容易造成鋰的析出，經(jīng)過(guò)幾十至上百次的循環(huán)充放電后，“枝晶”會(huì)長(zhǎng)大，最后會(huì)刺穿隔膜紙，使內(nèi)部產(chǎn)生短路。

以上這些都是會(huì)造成鋰電池包爆炸的原因，影響鋰電池出現(xiàn)安全問(wèn)題的因素眾多，我們不能一棒子打死一群人，還是要從多方面考慮，盡量減少造成鋰電問(wèn)題的外部因素，希望有關(guān)企業(yè)提高技術(shù)和檢測(cè)能力。用戶(hù)在使用過(guò)程中也要有所注意。

如何降低鋰電池包的安全隱患呢?

1、提高電解液的安全性

2、提高電極材料的安全性

3、改善電池的安全保護(hù)設(shè)計(jì)

哪家的磷酸鐵鋰電池包安全可靠呢?

存能電氣小編在這里可以很負(fù)責(zé)任的跟你們說(shuō)，存能電氣家的鋰電池包安全可靠，我們鋰電池是和UPS一起配套使用的，并不是應(yīng)用在手機(jī)和汽車(chē)上面的鋰電池，存能電氣從事鋰電池UPS電源行業(yè)多年，沉淀了豐富的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，深諳鋰電池在UPS行業(yè)的匹配應(yīng)用和鋰電池UPS行業(yè)現(xiàn)狀及特點(diǎn)，洞悉行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，堅(jiān)持以安全，高效，節(jié)能，綠色，為設(shè)計(jì)研發(fā)理念，為各行業(yè)用戶(hù)提供安全、穩(wěn)定、高效的鋰電產(chǎn)品和解決方案。

存能電氣磷酸鐵鋰電池包的優(yōu)勢(shì)和安全性：

1、能量密度:在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鉛酸電池的3~4倍，鋰電池體積更小，重量更輕。

2、長(zhǎng)壽命：鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用壽命更長(zhǎng)。

3、高倍率放電：放電率仍然可以達(dá)到90%。

4、快速充電：可大電流2C快速充放電，在專(zhuān)用充電器下1.5C充電40分鐘內(nèi)即可將電池充滿(mǎn)。

 

5、安全環(huán)保 ：鋰電池包在穿刺、擠壓、過(guò)充、短路實(shí)驗(yàn)中，不爆炸、不起火。符合歐洲RoHS規(guī)定，為綠色環(huán)保電池。截止今天，鋰離子電池的應(yīng)用已經(jīng)取得了巨大的成功，特別是其廣泛應(yīng)用在了在移動(dòng)電子產(chǎn)品。但不能忽視的是，自從鋰離子電池大規(guī)模商業(yè)化推廣以來(lái)，與其相關(guān)的安全事故就幾乎沒(méi)有停止過(guò)。鋰離子電池的安全性已經(jīng)成為制約其進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。鑒于電池材料體系、制造過(guò)程一致性等原因，對(duì)鋰離子電池進(jìn)行安全性檢測(cè)將非常的重要。

 

目前針對(duì)鋰離子電池的安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)在不斷的更新中，但其基本安全檢測(cè)模式已經(jīng)成型，各種常見(jiàn)的檢測(cè)項(xiàng)目也已被廣泛接納和采用。在安全檢測(cè)項(xiàng)目中，每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目都模擬了一種用戶(hù)在使用過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的誤（濫）用情況。如過(guò)充電測(cè)試模擬的是保護(hù)電路板失效的情況。由于模擬的情況不同，鋰離子電池各個(gè)安全測(cè)試項(xiàng)目的難度顯然是不同的。根據(jù)摩爾實(shí)驗(yàn)室（MORLAB）的以往檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，過(guò)充電、150℃熱沖擊、針刺、擠壓、高溫短路、重物沖擊等是經(jīng)常發(fā)生失效（Fail）的項(xiàng)目。

 

由于內(nèi)容設(shè)計(jì)面較多，因此我們將分期介紹并分析各種鋰電池測(cè)試項(xiàng)目的相關(guān)程序、標(biāo)準(zhǔn)要求、失效原因以及對(duì)應(yīng)的解決方案。本期我們主要講一下鋰電池的熱沖擊測(cè)試項(xiàng)目。

 

熱沖擊：

以CTIA關(guān)于符合IEEE1725標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證程序?yàn)槔渲信c熱沖擊有關(guān)的條款：

Section 4.2：

Test Procedure:5 cells at 80% +/- 5%SOC to be placed in oven at ambient temperature. The oven temperature shall be ramped at 5 ±2°Cper minute to 150 ±2°C. After 10 minutes at 150 ±2°C, the test is complete.

Compliance:No fire, smoke, explosion or breaching of the cell is allowed within t he first 10 minutes. Venting is permitted.

Section 4.50：

Test Procedure:5 fully charged cells (per cell manufacture's specifications) shall be suspended (no heat transfer allowed to non-integral cell components) in a gravity convection or circulating air oven at ambient temperature. The oven temperature shall be ramped at 5 ±2°Cper minute to 130 ±2°C. After 1 hour at 130 ±2°C, the test is ended.

Compliance:Cells shall not flame or explode when exposed to130°Cfor 1h.

 

熱沖擊項(xiàng)目分析：

 

目前標(biāo)準(zhǔn)中熱沖擊項(xiàng)目要求不盡相同，最常見(jiàn)的是熱沖擊到130°C并保持1小時(shí)。其它的要求如：130°C/0.5h，150°C/10min，150°C/0.5h。 其中150°C/0.5h熱沖擊條件最常出現(xiàn)失效的情況。

 

失效原因分析：

 

在熱沖擊測(cè)試過(guò)程中（如150℃），只有內(nèi)部烘箱的熱能、電池內(nèi)部的活性物質(zhì)的內(nèi)能，以及貯存在鋰離子電池中的電能。即使是150°C的烘箱溫度也不會(huì)達(dá)到處于滿(mǎn)充狀態(tài)的電池中活性物質(zhì)的著火點(diǎn)。那么很顯然電池失效的原因?yàn)殡姵貎?nèi)部物質(zhì)電能或者是內(nèi)能的釋放。足夠多的熱量被釋放出來(lái)后，將引起電池內(nèi)部劇烈的化學(xué)反應(yīng)，最后將導(dǎo)致被測(cè)物而失效（Fail）。

 

在本測(cè)試中，電池本身熱量產(chǎn)生的來(lái)源有以下幾種可能：1）外部烘箱的熱量傳遞；2）陽(yáng)極化學(xué)反應(yīng)的放熱；3）陰極化學(xué)反應(yīng)的放熱；4）隔膜在高溫下收縮或融化，導(dǎo)致陰陽(yáng)極短路而釋放出熱量。

 

如果陽(yáng)極材料的熱穩(wěn)定性差，高溫下SEI膜分解反應(yīng)強(qiáng)烈，則陽(yáng)極在達(dá)到150℃后溫度會(huì)繼續(xù)上升，并且熱失控而放出大量熱。

 

如果陰極材料的熱穩(wěn)定性差，高溫下其和電解液起反應(yīng)（起始溫度約150℃）所放出的熱量不斷積累后最終使電池內(nèi)部溫度達(dá)到熱失控而大量放熱，此時(shí)發(fā)送此現(xiàn)象通常是在達(dá)到150℃后的10～15分鐘左右。