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鋰離子電池存在什么安全隱患

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1946次  |  2021年03月23日  

鋰離子電池的安全隱患


一般來說,鋰離子電池包出現(xiàn)安全問題表現(xiàn)為燃燒甚至爆炸,出現(xiàn)這些問題的根源在于電池內(nèi)部的熱失控,除此之外,一些外部因素,如過充、火源、擠壓、穿刺、短路等問題也會(huì)導(dǎo)致安全性問題。


1、正極材料的安全隱患


當(dāng)鋰離子電池包使用不當(dāng)時(shí),導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度的升高,使正極材料會(huì)發(fā)生活性物質(zhì)的分解和電解液的氧化。同時(shí),這兩種反應(yīng)能夠出現(xiàn)大量的熱,從而造成電池溫度的進(jìn)一步上升。不同的脫鋰狀態(tài)對(duì)活性物質(zhì)晶格轉(zhuǎn)變、分解溫度和電池的熱穩(wěn)定性影響相差很大。


2、負(fù)極材料的安全隱患

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

早期使用的負(fù)極材料是金屬鋰,組裝的電池在多次充放電后易出現(xiàn)鋰枝晶,進(jìn)而刺破隔膜,導(dǎo)致電池短路、漏液甚至發(fā)生爆炸。嵌鋰化合物能夠有效防止鋰枝晶的出現(xiàn),大大提高鋰離子電池的安全性。隨著溫度的升高,嵌鋰狀態(tài)下的碳負(fù)極首先與電解液發(fā)生放熱反應(yīng)。相同的充放電條件下,電解液與嵌鋰人造石墨反應(yīng)的放熱速率遠(yuǎn)大于與嵌鋰的中間相碳微球、碳纖維、焦碳等的反應(yīng)放熱速率。


3、隔膜與電解液的安全隱患


鋰離子電池的電解液為鋰鹽與有機(jī)溶劑的混合溶液,其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰,該材料在高溫下易發(fā)生熱分解,并與微量的水以及有機(jī)溶劑之間進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng),降低電解液的熱穩(wěn)定性。電解液有機(jī)溶劑為碳酸酯類,這類溶劑沸點(diǎn)、閃點(diǎn)較低,在高溫下容易與鋰鹽釋放PF5的反應(yīng),易被氧化。


4、制造工藝中的安全隱患


鋰離子電池在制造過程中,電極制造、電池裝配等過程都會(huì)對(duì)電池的安全性出現(xiàn)影響。如正極和負(fù)極混料、涂布、輥壓、裁片或沖切、組裝、加注電解液的量、封口、化成等諸道工序的質(zhì)量控制,無一不影響電池的性能和安全性。漿料的均勻度決定了活性物質(zhì)在電極上分布的均勻性,從而影響電池的安全性。漿料細(xì)度太大,電池充放電時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)極材料膨脹與收縮比較大的變化,可能出現(xiàn)金屬鋰的析出;漿料細(xì)度太小會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻過大。涂布加熱溫度過低或烘干時(shí)間不足會(huì)使溶劑殘留,粘結(jié)劑部分溶解,造成部分活性物質(zhì)容易剝離;溫度過高可能造成粘結(jié)劑炭化,活性物質(zhì)脫落造成電池內(nèi)部短路。

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