从不同的角度分析锂离子电池的安全性问题

作者:最新平台发布时间:2022-11-16 01:24

本文摘要:近些年手机和笔记本电池自燃发生爆炸早就无法更有眼球,电动汽车爆炸和锂电工厂的大火才却是新闻。而最近再次发生的SamsungGalaxyNote7大范围电池发生爆炸爆炸事件,再度将锂离子电池的安全性问题推向了风口浪尖。 除了用于状况方面的外部因素,锂离子动力电池的安全性主要各不相同基本的电化学体系以及电极/电芯的结构、设计和生产工艺等内在因素,而电芯所使用的电化学体系则是要求电池安全性的最显然因素。 笔者这里将从几个有所不同的角度来分析锂离子电池的安全性问题。

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近些年手机和笔记本电池自燃发生爆炸早就无法更有眼球,电动汽车爆炸和锂电工厂的大火才却是新闻。而最近再次发生的SamsungGalaxyNote7大范围电池发生爆炸爆炸事件,再度将锂离子电池的安全性问题推向了风口浪尖。  除了用于状况方面的外部因素,锂离子动力电池的安全性主要各不相同基本的电化学体系以及电极/电芯的结构、设计和生产工艺等内在因素,而电芯所使用的电化学体系则是要求电池安全性的最显然因素。

笔者这里将从几个有所不同的角度来分析锂离子电池的安全性问题。  热力学的角度:研究早已证实,某种程度是在负极,负极材料的表面也覆盖面积一层外壳腐蚀膜,覆盖面积在正负极表面的腐蚀膜对锂离子电池各方面性能皆不会产生十分最重要的影响,并且这个类似的界面问题只有在非水有机电解液体系才不存在。笔者这里要特别强调的是,从费米能级的角度而言,现有的锂离子电池体系在热力学上是不稳定的,它之所以需要平稳工作是因为负极和负极表面的腐蚀膜在动力学上阻隔了正负极与电解液的更进一步反应。

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  因此,锂电的安全性与正负极表面的腐蚀膜的原始和颗粒程度必要涉及,了解这个问题对解读锂电的安全性问题将是至关重要的。  热传递角度:锂离子电池的不安全性不道德(还包括电池在过充过放、较慢充放电、短路、机械欺诈条件和高温热冲击等情况)更容易启动时电池内部的危险性副反应而产生热量,必要毁坏负极和负极表面的腐蚀膜。

  当电芯温度下降到130℃以后,负极表面的SEI膜分解成,造成高活性锂碳负极曝露于电解液中再次发生轻微的水解还原成反应,产生的热量使电池转入高危状态。当电池内部局部温度增高到200℃以上时,负极表面腐蚀膜分解成负极再次发生析氧,并之后同电解液再次发生轻微反应产生大量的热量并构成低内压。当电池温度超过240℃以上时,还预示锂炭负极同粘结剂的轻微放热反应。

  可见,负极表面SEI膜的损坏从而造成高活性嵌锂负极与电解液的轻微放热反应,是造成电池温度增高进而引起电池热失控的直接原因。而负极材料的分解成放热反应只是热失控反应其中的一个环节,甚至都不是最主要的因素。  磷酸铁锂(LFP)结构十分平稳一般来说状态下不再次发生热分解,但是其它危险性副反应在LFP电池中依然不存在,因此LFP电池的安全性只是比较意义上的。从以上分析我们可以看见,温度控制对锂电安全性的最重要意义。

相对于3C小电池而言,大型动力电池由于电芯结构、工作方式和环境等多方面的因素造成风扇更为艰难,因此大型动力电池系统的热管理设计至关重要。


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