锂离子动力电池的安全性与解决方案
来源：宝鄂实业
2020-02-15 15:55
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锂离子动力电池的安全性与解决方案
锂离子电池不安全行为的机理
艾新平分析指出，锂离子动力电池除了正常的充放电响应外，还有许多潜在的放热侧响应。当电池温度或充电电压过高时，很容易引起这些放热副作用。
主要的过热副作用包括:1。当温度高于130℃时，SEI膜发生分化，使得电解液在暴露的高活性碳负极表面大量回收和分化，导致电池温度升高。这是电池热失控的根本原因。
2. 充电状态正极的热分化和放热，以及活性氧引起的电解质进一步分化，加剧了电池内部的蓄热，促进了热逃逸。
3.电解液的热分异导致电解液的分异和放热，加速了电池的温升。
4. 粘结剂与高活性负极的反应。LixC6与PVDF的初始反应温度约为240℃，峰值为290℃，反应热为1500J/g。
主要的过充副反应是，有机电解液氧化分化，攻击有机小分子气体，导致电池内部压力增大，温度升高。
当放热侧反应的热生成率高于热耗散率的电池,电池的内部压力和温度急剧上升,进入自动加热状态,不能控制,也就是说,热失控导致电池焚烧。电池越厚，容量越大，冷却越慢，产生的热量越大，就越有可能造成安全问题。
锂离子电池不安全行为的触发器
主要包括以下三种情况引起的短路:(1)不同工艺元件的间隙表面导电尘埃、正极和负极位错、电极毛刺和电解液弥散;材料猜测金属杂质;(3)低温充电、大电流充电时，负极衰减过快的性能会导致负极锂的出现、振荡或爆震等使用过程。
此外，还存在大电流充电引起的过充、电极涂层不均匀引起的部分过充、电液分散、正极性能衰减过快等因素。
锂离子电池安全技术的进步
传统的电池安全设计与制造、PTC限流装置、压力安全阀、热密封与隔离、提高电池数据热稳定性等方法都有其局限性，只能在一定程度上降低电池发生不安全行为的概率。艾新平强调:对基础处理，需要学习抗短路、抗过充、抗热失控、抗焚烧和不可燃电解液等新技能，建立电池自激安全保护机制。
1. 防止电池内部短路。防护涂层，如陶瓷屏障和负热障。
2. Anti-overcharge技能。
电添加剂的氧化回收。当电池过充时，R在正极上氧化成O, O扩散到负极，再回到R。这种内部循环使充电电位应力达到安全值，控制电解液的分化等电极反应。
二甲氧基苯衍生物具有电压应力稳定的能力，但由于溶解度低，其应力可小于0.5c。电池自放电。航天飞机的分子结构有待进一步研究。
可逆过充保护不仅可以解决电池过充问题，还可以平衡电池组中单个电池的容量，降低对电池一致性的要求，延长电池寿命。
(2)电压敏感间隙。在空隙微孔中填充有一种电活性聚合物。在正常的充放电电压范围内，间隙处于绝缘状态，只允许离子导电。当充电电压达到控制值时，聚合物被氧化并掺杂成电子导电状态。在正极和负极之间形成一个聚合物导电桥，以绕过充电电流，防止电池过度充电。
