鋰電池安全嗎？鋰電池安全測(cè)試數(shù)據(jù)及分析
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-16 10:31
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鋰電池安全隱患來自于以下五個(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、電池使用過程中的安全隱患
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，與其相關(guān)的安全事故就幾乎沒有停止過。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在使用過程中可能會(huì)發(fā)生的誤（濫）用情況。如過充電測(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)生的來源有以下幾種可能：1）外部烘箱的熱量傳遞；2）陽極化學(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)致陰陽極短路而釋放出熱量。
如果陽極材料的熱穩(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。
鋰電池所有隔膜由于原料和工藝的不同，它的熱穩(wěn)定性也有所不同。聚丙烯（PP）材料的隔膜熔點(diǎn)在160℃左右，聚乙烯（PE）材料的隔膜熔點(diǎn)在130℃左右，多層隔膜的熔點(diǎn)與其組成成分有關(guān)系。當(dāng)整個(gè)電池做150℃熱沖擊測(cè)試時(shí)，可以通過上面的原理進(jìn)行分析。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，或是根本沒有容量時(shí)，充電時(shí)所產(chǎn)生的部分或全部的鋰就無法插入負(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)過幾十至上百次的循環(huán)充放電后，“枝晶”會(huì)長大，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。用戶在使用過程中也要有所注意。
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，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)用戶提供安全、穩(wěn)定、高效的鋰電產(chǎn)品和解決方案。
