1、內(nèi)部短路是如何形成的：鋰離子電池的最大的隱患是應(yīng)用鈷酸鋰的鋰離子電池在過充的情況下（甚至正常充放電時），鋰離子在負(fù)極堆積形成枝晶，刺穿隔膜，形成內(nèi)部短路。

 

2、產(chǎn)生大電流：外部短路，內(nèi)部短路將產(chǎn)生幾百安培的過大電流

i. 外部短路時，由于外部負(fù)載過低，電池瞬間大電流放電。在內(nèi)阻上消耗大量能量，產(chǎn)生巨大熱量。

ii.內(nèi)部短路，主要原因是隔膜被穿透，內(nèi)部形成大電流，溫度上升導(dǎo)致隔膜熔化，短路面積擴(kuò)大，進(jìn)而形成惡性循環(huán)

 

3、氣體是哪里來的：鋰離子電池為達(dá)到單只電芯3 － 4.2V 的高工作電壓（鎳氫和鎳硌電池工作電壓為1.2V ，鉛酸電池工作電壓為 2V ），必須采取分解電壓大于2V 的有機(jī)電解液，而采用有機(jī)電解液在大電流，高溫的條件下會被電解，電解產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高，嚴(yán)重會沖破殼體

   

4、燃燒是如何發(fā)生的：熱量來源于大電流，同時在高電壓（超過 5V ）情況下，正極鋰的氧化物也會發(fā)生氧化反應(yīng)，析出金屬鋰，在氣體導(dǎo)致殼體破裂的情況下，與空氣直接接觸，導(dǎo)致燃燒，同時引燃電解液，發(fā)生強(qiáng)烈火焰，氣體急速膨脹，發(fā)生爆炸。

 

5、聚合物電池是否會有安全性問題：聚合物電池與鋰離子電池的區(qū)別在于電解液為膠狀、半固態(tài)，鋰離子電池電解液為液態(tài)。所以，聚合物電池可以使用軟包裝，在內(nèi)部產(chǎn)生氣體時，可以更早的突破殼體，避免氣體聚集過多，產(chǎn)生激烈漲裂。但聚合物電池并沒有從根本上解決安全性問題，同樣使用鈷酸鋰和有機(jī)電解液，而且電解液為膠狀，不易泄漏，將會發(fā)生更猛烈的燃燒，燃燒是聚合物電池安全性最大的問題。

 

如何解決大容量鋰電池的安全性問題

        鋰離子電池的安全性問題，并不是外圍問題，而是一個基于材料技術(shù)的本質(zhì)問題。

在材料技術(shù)上取得突破：

1、 選擇安全的正極材料，目前的正極有鈷酸鋰和錳酸鋰兩種量產(chǎn)的材料產(chǎn)品。鈷酸鋰在小電芯方面是很成熟的體系，由于鈷酸鋰在分子結(jié)構(gòu)方面（ LiCo ）的特點：充滿電后，仍舊有大量的鋰離子留在正極，當(dāng)過充時，殘留在正極的鋰離子將會涌向負(fù)極，在負(fù)極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過充時必然的結(jié)果，甚至在正常充放電過程中，也有可能會有多余的鋰離子游離到負(fù)極形成枝晶。所以手機(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，但更重要的是在材料方面并沒有根本的解決問題。同時鈷酸鋰的氧化性強(qiáng)，在 175 度時就會分解，殼體泄漏，與空氣接觸，發(fā)生燃燒、爆炸。

 

2、 選擇錳酸鋰材料，在分子結(jié)構(gòu)方面保證了在滿電狀態(tài)，正極的鋰離子已經(jīng)完全嵌入到負(fù)極炭孔中，從根本上避免了枝晶的產(chǎn)生。同時錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，使其氧化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，分解溫度超過鈷酸鋰 100 度，即使由于外力發(fā)生內(nèi)部短路（針刺），外部短路，過充電時，也完全能夠避免了由于析出金屬鋰引發(fā)燃燒、爆炸的危險。

 

3、 選擇熱關(guān)閉性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔離電池正負(fù)極的同時，允許鋰離子的通過。當(dāng)溫度升高時，在隔膜熔化前進(jìn)行關(guān)閉，從而使內(nèi)阻上升至 2000 歐姆，讓內(nèi)部反應(yīng)停止下來。

 

4、 防爆閥：當(dāng)內(nèi)部壓力或溫度達(dá)到預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)時，防爆閥將打開，開始進(jìn)行卸壓，以防止內(nèi)部氣體積累過多，發(fā)生形變，最終導(dǎo)致殼體爆裂。

 

5、 保護(hù)電路：通常保護(hù)電路需起到防止過充電，過放電，超大電流的作用。主要原理是通過測量每一只電芯的電壓和總電流，控制開關(guān)電路進(jìn)行整個回路的關(guān)斷，在電路的設(shè)計上并沒有過高的難度。但保護(hù)電路的設(shè)計是否合理，可靠性是否足夠高，是考驗生產(chǎn)廠商的能力。保護(hù)電路是基于大約數(shù)十個個電阻、電容，開關(guān) MOS 管等電子元器件組成的 PCB 電路，各個元器件都存在失效的可能性。失效的保護(hù)電路會出現(xiàn)開路或?qū)▋煞N狀態(tài)，當(dāng)開路時會導(dǎo)致用戶不能使用電池組，而導(dǎo)通的狀態(tài)將會考驗電芯抗過充的能力。