如何降低锂离子电池着火风险？
来源：宝鄂实业
2019-05-30 11:24
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近年来，随着锂电技术的不断进步与实际成本逐渐下降，锂电池在电动工具领域的应用越来越多，现阶段各大巨头厂商提出电动工具无绳化的想法后，使得锂电池在电动工具领域有着广阔的前景空间。
与此同时，人工智能的兴起，锂电家居产品、园林工具等新兴智能工具类产品得到了迅速发展的机会，锂电池的应用并不再局限于单个领域。其中根据业内人士称，锂电类电动工具、园林工具未来市场趋势正如清晨的朝阳。电动工具锂电化除了市场的推动与自身潜力外，还得到了国家地区政策的支持。例如欧盟早已禁止无线电动工具使用镍铬电池，锂电电动工具的普及率与替换率也远远领先于国内市场;中国则是重新制定了电动工具锂电池使用行业标准。
锂电化无绳化意味着电动工具将会朝着更小体积、更轻重量、更低噪声等方向发展，然而仍不可避免“副作用”的出现，那就是锂电池中的锂离子热失控。锂离子的工作温度范围是在+15～+45摄氏度之间，如果温度超出临界水平，则会导致电池单元功能安全、使用寿命缩短、不稳定性以及可能发生的热失控。
那么锂电池中锂离子是如何发生热失控的呢?如果工具发生强烈的碰撞或高处跌落，电池有可能发生变形;材料则会渗透到电池里，引起内部短路或外部短路的现象;再者过度充电或快速充电时电流过大，极其有可能会永久损坏电池。
热失控发生后就犹如多米诺骨牌效应一样，电池中储存的能量会突然释放，从而产生火灾。另外电池数量越多、能量密度越高、充放电功率越大，就意味着发生起火故障的概率就越高。
为了确保把热失控的风险降到最低，伊利诺伊大学芝加哥分校研究人员发布了一份研究报告，报告中表明，石墨烯材料可以从锂离子电池着火时吸走氧气，可以防止阴极释放的氧气与电池内其他易燃品相结合，从而降低起火风险，减少事故损失。
石墨烯为锂电池穿上“防火披风”
石墨烯复合材料已是锂电池未来重点研究的方向之一，如何完善高质量石墨烯的制备技术，使其能够应用于高能量密度、高功率密度动力锂离子电池领域，必将会大幅度提升锂电池的综合性能，推动电动工具等相关领域的发展。
正极发生分解时，温度大概在180－200℃，此时电芯的副反应就很难控制了，因为正极分解时不仅仅释放大量的热量，还会产生活性极高的氧原子，导致电解液直接氧化分解，短时间内会造成电池内部大量的热量积累。
值得一提的是，温度和副反应的关系是相辅相成的正相关，即温度越高，副反应越剧烈；副反应越剧烈，温度也就越高。这样的恶性循环最后会导致电池进入一个没法控制的自加温状态，也就是所谓的“热失控”。
业内常说的磷酸铁锂安全性好，就是因为它作为正极在200－400℃的时候基本不发生分解，但正极的产热只是副反应的一部分，负极和电解液的氧化分解仍然存在，所以磷酸铁锂的安全性只是相对三元而言稍微安全一些而已。三元材料根据组成成份的不同，分解温度有所变化，镍占比越高，热分解温度越低，比如当镍含量达到0．8，在120度左右就开始发生热分解，甚至早于负极的SEI膜，这对电池的温控造成了极大的挑战。
电池热失控，究其原因还是内部出现了短路和过充的现象。
与此同时，人工智能的兴起，锂电家居产品、园林工具等新兴智能工具类产品得到了迅速发展的机会，锂电池的应用并不再局限于单个领域。其中根据业内人士称，锂电类电动工具、园林工具未来市场趋势正如清晨的朝阳。电动工具锂电化除了市场的推动与自身潜力外，还得到了国家地区政策的支持。例如欧盟早已禁止无线电动工具使用镍铬电池，锂电电动工具的普及率与替换率也远远领先于国内市场;中国则是重新制定了电动工具锂电池使用行业标准。
锂电化无绳化意味着电动工具将会朝着更小体积、更轻重量、更低噪声等方向发展，然而仍不可避免“副作用”的出现，那就是锂电池中的锂离子热失控。锂离子的工作温度范围是在+15～+45摄氏度之间，如果温度超出临界水平，则会导致电池单元功能安全、使用寿命缩短、不稳定性以及可能发生的热失控。
那么锂电池中锂离子是如何发生热失控的呢?如果工具发生强烈的碰撞或高处跌落，电池有可能发生变形;材料则会渗透到电池里，引起内部短路或外部短路的现象;再者过度充电或快速充电时电流过大，极其有可能会永久损坏电池。
热失控发生后就犹如多米诺骨牌效应一样，电池中储存的能量会突然释放，从而产生火灾。另外电池数量越多、能量密度越高、充放电功率越大，就意味着发生起火故障的概率就越高。
为了确保把热失控的风险降到最低，伊利诺伊大学芝加哥分校研究人员发布了一份研究报告，报告中表明，石墨烯材料可以从锂离子电池着火时吸走氧气，可以防止阴极释放的氧气与电池内其他易燃品相结合，从而降低起火风险，减少事故损失。
石墨烯为锂电池穿上“防火披风”
石墨烯复合材料已是锂电池未来重点研究的方向之一，如何完善高质量石墨烯的制备技术，使其能够应用于高能量密度、高功率密度动力锂离子电池领域，必将会大幅度提升锂电池的综合性能，推动电动工具等相关领域的发展。
正极发生分解时，温度大概在180－200℃，此时电芯的副反应就很难控制了，因为正极分解时不仅仅释放大量的热量，还会产生活性极高的氧原子，导致电解液直接氧化分解，短时间内会造成电池内部大量的热量积累。
值得一提的是，温度和副反应的关系是相辅相成的正相关，即温度越高，副反应越剧烈；副反应越剧烈，温度也就越高。这样的恶性循环最后会导致电池进入一个没法控制的自加温状态，也就是所谓的“热失控”。
业内常说的磷酸铁锂安全性好，就是因为它作为正极在200－400℃的时候基本不发生分解，但正极的产热只是副反应的一部分，负极和电解液的氧化分解仍然存在，所以磷酸铁锂的安全性只是相对三元而言稍微安全一些而已。三元材料根据组成成份的不同，分解温度有所变化，镍占比越高，热分解温度越低，比如当镍含量达到0．8，在120度左右就开始发生热分解，甚至早于负极的SEI膜，这对电池的温控造成了极大的挑战。
电池热失控，究其原因还是内部出现了短路和过充的现象。
