锂电池为什么会出现热失控？怎样提高锂电池包的安全性？
来源：宝鄂实业
2019-07-20 10:46
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锂电池热失控严重，如何高锂电池包的安全性？锂离子电池作为在我们生活中最为常见的化学储能电源，其安全性是我们永恒的关注点。在锂电池包结构设计上人们采用了三层复合隔膜和陶瓷涂层隔膜，来提升锂电池在高温情况下的安全性。即便是做了万全的安全设计，仍然难以避免，这就是机械滥用导致的锂电池热失控。本文小编就和大家聊聊如何控制锂电池热失控。
锂电池热失控严重：
热失控是发生在锂电池包内的一个电池上，热失控电池释放出的高温，会导致热失控在电池组内部蔓延，引发严重的后果。因此，如何避免锂离子电池发生热失控和如何抑制热失控在电池组内部蔓延就成为了人们关注的焦点。
对于锂离子电池而言，热失控是最严重的安全事故。锂电池热失控源于产热速率远高于散热速率，大量的热量在锂离子电池内部积累，引起锂离子电池温度的快速升高，导致隔膜收缩、熔化，正负极活性物质分解等自发的放热反应，引起锂离子电池起火和爆炸。锂电池热失控严重威胁着使用者的生命和财产安全，因此对热失控的机理的研究就显得尤为重要，以往由于实验条件的限制，使得我们只能够通过外壳温度和电池电压变化的情况间接的推断锂离子电池内部的一些反应。
如何高锂电池包的安全性？
当前引发锂电池热失控的因素多种多样，总结起来主要有过热、过充、内短路、碰撞等引起的发热失控。如何提高锂电池包的安全性，把热失控的风险降至最低成为人们研究的重中之重。对于单电池来说，其安全性除了与正极材料相关外，还与负极、隔膜、电解液、粘结剂等其他电池组成部分有着很大关系。下面讲述研究者们是如何在电池材料上降低电池热失控风险，提高锂电池包安全性。
一、正极材料
出于安全性考虑，正极材料需要与电解液的相容性和稳定性好。在过充的情况下，正极的分解反应及其与电解液的反应放出大量热量，造成爆炸。钴酸锂、镍酸锂的热稳定都比较差，镍钴锰酸锂三元材料由于其比容量高、具有较高的比能量密度，成为当下正极材料的理想之选。
二、负极材料
负极材料的热稳定性与负极材料的种类、材料颗粒的大小以及负极所形成的SEI膜的稳定性有关。如将大小颗粒按一定配比制成负极即可达到扩大颗粒之间接触面积,降低电极阻抗,增加电极容量,减小活性金属锂析出可能性的目的。
SEI膜形成的质量直接影响锂电池包的充放电性能与安全性,将碳材料表面弱氧化,或经还原、掺杂、表面改性的碳材料以及使用球形或纤维状的碳材料有助于SEI膜质量的提高。解决碳负极材料安全性的方法主要有降低负极材料的比表面积、提高SEI膜的热稳定性。
三、隔膜
锂电人士最近成功的研发出一种新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温锂电池隔膜，该电池隔膜除了具有柔韧性高、力学强度好、孔隙率高、电解液润湿和吸附性能优良的特点外，更重要的是热稳定性高、耐高温、阻燃耐火，在700℃的高温下仍可保持其结构完整性。
