分析锂离子电池存在的安全隐患
来源：宝鄂实业
2020-01-01 21:02
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锂离子电池的安全隐患
一般来说，锂离子电池存在燃烧甚至爆炸等安全问题。这些问题的根本原因是电池内部的热失控。此外，一些外部因素，如过充、火源、挤压、击穿、短路等问题，也会导致安全问题。锂离子电池在充放电过程中会发热。如果产生的热量超过了电池的散热能力，锂离子电池就会过热，电池材料会发生SEI膜分解、电解液分解、正极分解、负极与电解液反应、负极与胶黏剂反应等破坏性副反应。
1. 正电极材料的安全隐患
当锂离子电池使用不当时，电池内部温度会升高，导致活性物质分解，电解液氧化。同时，这两个反应会产生大量的热量，导致电池温度进一步升高。不同的锂离子状态对电池的晶格转变、分解温度和热稳定性有很大的影响。
2. 负电极材料的安全风险
前期使用的阴极材料是金属锂。组装后的电池在多次充放电后容易产生锂枝晶，进一步刺穿薄膜，导致电池短路、泄漏甚至爆炸。嵌锂化合物可以有效避免锂枝晶的形成，大大提高锂离子电池的安全性。随着温度的升高，嵌在锂中的碳负极首先与电解液发生放热反应。在相同充放电条件下，电解液与嵌锂人造石墨的放热反应速率远大于与嵌锂介相炭微球、碳纤维、焦炭等的放热反应速率。
3.隔膜和电解液的安全隐患
锂离子电池的电解质是锂盐与有机溶剂的混合溶液，其中商用锂盐为六氟磷酸锂。该材料易在高温下热分解，与微量水和有机溶剂进行热化学反应，降低电解质的热稳定性。电解液的有机溶剂为碳酸酯。这种溶剂的沸点和闪点都较低。在高温下容易与锂盐中释放的PF5发生反应，容易被氧化。
4. 制造过程中的安全隐患
在锂离子电池的制造过程中，电极的制造、电池的组装等过程都会对电池的安全性产生影响。如正负混合、涂覆、滚压、切割或冲孔、组装、充液量、密封、成型等过程的质量控制，不影响电池的性能和安全性。浆料的均匀性决定了电极上活性物质分布的均匀性，影响电池的安全性。浆料的尺寸过大，电池充放电时就会出现阴极材料的膨胀和收缩比较大的变化，可能会出现锂金属沉淀;浆液的尺寸太小会导致电池的内阻。涂层加热温度过低或干燥时间不够会使溶剂残留，部分粘结剂溶解，造成部分活性物质易剥落;高温可能会引起粘结剂碳化，使活性物质脱离电池内部短路。
5. 锂离子电池使用中的安全隐患
锂离子电池应尽量减少过充或过放电，特别是对于容量大的电池，因为热扰动可能会引起一系列放热副反应，导致安全问题。
一般来说，锂离子电池储存的总能量与它的安全性成反比。随着电池容量的增加，电池尺寸也在增大，散热性能也越来越差，因此发生事故的可能性会大大增加。
这些是锂离子电池的工作原理和安全隐患。总而言之，随着材料技术的进步和人们对锂离子电池的设计、制造、测试和使用的了解，未来的锂离子电池会变得更加安全。
