锂电池的安全隐患有哪些？锂电池安全测试数据及分析

锂电池有安全隐患吗?

锂电池包的安全性问题，不仅与电池材料本身性质有关，而且与电池制备技术和使用有关。手机电池频频发生爆炸事件，一方面是由于保护电路失效，但更重要的是在于材料方面并没有根本的解决问题。

锂电池安全隐患来自于以下五个方面：

1、正极材料的安全隐患

2、负极材料的安全隐患

3、隔膜与电解液的安全隐患

4、制造工艺中的安全隐患

5、电池使用过程中的安全隐患

锂电池爆炸是真的吗?

随着锂电池包、新能源器件的快速发展，在改善我们生活的同时，问题也随之而来，三星note7，iphone电池爆炸事故还有前不久的蟹岛公交连环燃烧事件，引发了人们对新能源技术的担忧。

 

以手机手机内部安装的是锂离子电池为例，造成锂电池包爆炸的原因主要有以下几方面：

一.外部短路

外部短路可能由于操作不当，或误使用所造成，由于外部短路，电池放电电流很大，会使电芯的发热，高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏，造成内部短路，因而爆炸。

二.内部短路

由于内部产生短路现象，电芯大电流放电，产生大量的热，烧坏隔膜，而造成更大的短路现象，这样电芯就会产生高温，使电解液分解成气体，造成内部压力过大，当电芯的外壳无法承受这个压力时，电芯就会爆炸。

三.过充

电芯过充电时，正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化，而放出的锂过多也容易无法插入负极中，也容易造成负极表面析锂，而且，当电压达到4.5V以上时，电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。

四.水分含量过高

水份可以和电芯中的电解液反应，生产气体，充电时，可以和生成的锂反应，生成氧化锂，使电芯的容量损失，易使电芯过充而生成气体，水份的分解电压较低，充电时很容易分解生成气体，当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大，当电芯的外壳无法承受时，电芯就会爆炸。

五.负极容量不足

当正极部位对面的负极部位容量不足，或是根本没有容量时，充电时所产生的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中，会析在负极的表面，形成突起状“枝晶”，而下一次充电时，这个突起部分更容易造成锂的析出，经过几十至上百次的循环充放电后，“枝晶”会长大，最后会刺穿隔膜纸，使内部产生短路。

以上这些都是会造成锂电池包爆炸的原因，影响锂电池出现安全问题的因素众多，我们不能一棒子打死一群人，还是要从多方面考虑，尽量减少造成锂电问题的外部因素，希望有关企业提高技术和检测能力。用户在使用过程中也要有所注意。

如何降低锂电池包的安全隐患呢?

1、提高电解液的安全性

2、提高电极材料的安全性

3、改善电池的安全保护设计

哪家的磷酸铁锂电池包安全可靠呢?

存能电气小编在这里可以很负责任的跟你们说，存能电气家的锂电池包安全可靠，我们锂电池是和UPS一起配套使用的，并不是应用在手机和汽车上面的锂电池，存能电气从事锂电池UPS电源行业多年，沉淀了丰富的专业经验，深谙锂电池在UPS行业的匹配应用和锂电池UPS行业现状及特点，洞悉行业发展趋势，坚持以安全，高效，节能，绿色，为设计研发理念，为各行业用户提供安全、稳定、高效的锂电产品和解决方案。

存能电气磷酸铁锂电池包的优势和安全性：

1、能量密度:在相同体积下，锂离子电池的能量密度是铅酸电池的3~4倍，锂电池体积更小，重量更轻。

2、长寿命：铅酸电池的循环寿命在300次左右，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用寿命更长。

3、高倍率放电：放电率仍然可以达到90%。

4、快速充电：可大电流2C快速充放电，在专用充电器下1.5C充电40分钟内即可将电池充满。

 

5、安全环保 ：锂电池包在穿刺、挤压、过充、短路实验中，不爆炸、不起火。符合欧洲RoHS规定，为绿色环保电池。截止今天，锂离子电池的应用已经取得了巨大的成功，特别是其广泛应用在了在移动电子产品。但不能忽视的是，自从锂离子电池大规模商业化推广以来，与其相关的安全事故就几乎没有停止过。锂离子电池的安全性已经成为制约其进一步发展的关键因素。鉴于电池材料体系、制造过程一致性等原因，对锂离子电池进行安全性检测将非常的重要。

 

目前针对锂离子电池的安全检测标准在不断的更新中，但其基本安全检测模式已经成型，各种常见的检测项目也已被广泛接纳和采用。在安全检测项目中，每个检测项目都模拟了一种用户在使用过程中可能会发生的误（滥）用情况。如过充电测试模拟的是保护电路板失效的情况。由于模拟的情况不同，锂离子电池各个安全测试项目的难度显然是不同的。根据摩尔实验室（MORLAB）的以往检测经验，过充电、150℃热冲击、针刺、挤压、高温短路、重物冲击等是经常发生失效（Fail）的项目。

 

由于内容设计面较多，因此我们将分期介绍并分析各种锂电池测试项目的相关程序、标准要求、失效原因以及对应的解决方案。本期我们主要讲一下锂电池的热冲击测试项目。

 

热冲击：

以CTIA关于符合IEEE1725标准的认证程序为例，其中与热冲击有关的条款：

Section 4.2：

Test Procedure:5 cells at 80% +/- 5%SOC to be placed in oven at ambient temperature. The oven temperature shall be ramped at 5 ±2°Cper minute to 150 ±2°C. After 10 minutes at 150 ±2°C, the test is complete.

Compliance:No fire, smoke, explosion or breaching of the cell is allowed within t he first 10 minutes. Venting is permitted.

Section 4.50：

Test Procedure:5 fully charged cells (per cell manufacture's specifications) shall be suspended (no heat transfer allowed to non-integral cell components) in a gravity convection or circulating air oven at ambient temperature. The oven temperature shall be ramped at 5 ±2°Cper minute to 130 ±2°C. After 1 hour at 130 ±2°C, the test is ended.

Compliance:Cells shall not flame or explode when exposed to130°Cfor 1h.

 

热冲击项目分析：

 

目前标准中热冲击项目要求不尽相同，最常见的是热冲击到130°C并保持1小时。其它的要求如：130°C/0.5h，150°C/10min，150°C/0.5h。 其中150°C/0.5h热冲击条件最常出现失效的情况。

 

失效原因分析：

 

在热冲击测试过程中（如150℃），只有内部烘箱的热能、电池内部的活性物质的内能，以及贮存在锂离子电池中的电能。即使是150°C的烘箱温度也不会达到处于满充状态的电池中活性物质的着火点。那么很显然电池失效的原因为电池内部物质电能或者是内能的释放。足够多的热量被释放出来后，将引起电池内部剧烈的化学反应，最后将导致被测物而失效（Fail）。

 

在本测试中，电池本身热量产生的来源有以下几种可能：1）外部烘箱的热量传递；2）阳极化学反应的放热；3）阴极化学反应的放热；4）隔膜在高温下收缩或融化，导致阴阳极短路而释放出热量。

 

如果阳极材料的热稳定性差，高温下SEI膜分解反应强烈，则阳极在达到150℃后温度会继续上升，并且热失控而放出大量热。

 

如果阴极材料的热稳定性差，高温下其和电解液起反应（起始温度约150℃）所放出的热量不断积累后最终使电池内部温度达到热失控而大量放热，此时发送此现象通常是在达到150℃后的10～15分钟左右。