常用的锂电池都有哪些安全隐患?
来源:宝鄂实业
2019-07-25 18:52
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针刺、短路、挤压
当锂电池出现短路、针刺或挤压的时候,会导致内部隔膜破裂从而引发温度突然爆炸式升高,最终出现爆炸的情况,特别是安全性能差的锂电池,这个时间将会更加短,一般5秒左右就会爆炸。
热冲击
所谓的热冲击就是环境温度突然升高的现象,如果温度较高,那么会导致锂电池负极表面SEI膜出现分解,从而引发放热反映,电池散热如果不好,那么内部温度就会迅速升高,从而出现爆燃现象。
过充
如果对锂离子电池进行过充,那么多余的电能会转化为热能,因此导致电池本体温度升高出现损坏的情况。往往这个问题会出现在一些没有过充保护的充电器或电子产品上。
厂商的安全措施
锂离子电池有这么多问题,自然是要有足够的安全措施才行的。厂商一般会采用常见的三种安全手段,一是热封闭隔膜,当出现针刺或挤压的时候,能够保证隔膜迅速黏连,阻止内部的化学反应。二是随着温度升高而电阻变大的PTC电阻,当电池出现问题时,电阻变大,从而减小电流,保障电池安全,这点类似于保险丝。三是安全阀,如果电池内部气压增大,那么安全阀就会爆裂释放内部压力从而保证电池不会出现爆炸的情况,一般圆柱形电池的正极都有安全阀。
虽然厂商对锂离子电池使用了一些安全手段来保证电池的安全,但是当我们在使用的时候也是要特别注意才行,对于可更换电池的设备,尽量使用原装电池,同时充电时要保持通风散热,特别是手机,最好别放在床上充电,以免积热导致电池爆炸。在未来一段很长的时间内,锂离子电池依然是主流选择,而加强电池的安全性,也是目前多数厂商的努力方向,相信在不久后,锂离子电池变得更加安全。 1、正极材料的安全隐患
当锂离子电池使用不当时,导致电池内部温度的升高,使正极材料会发生活性物质的分解和电解液的氧化。同时,这两种反应能够产生大量的热,从而造成电池温度的进一步上升。不同的脱锂状态对活性物质晶格转变、分解温度和电池的热稳定性影响相差很大。
2、负极材料的安全隐患
早期使用的负极材料是金属锂,组装的电池在多次充放电后易产生锂枝晶,进而刺破隔膜,导致电池短路、漏液甚至发生爆炸。嵌锂化合物能够有效避免锂枝晶的产生,大大提高锂离子电池的安全性。
随着温度的升高,嵌锂状态下的碳负极首先与电解液发生放热反应。相同的充放电条件下,电解液与嵌锂人造石墨反应的放热速率远大于与嵌锂的中间相碳微球、碳纤维、焦碳等的反应放热速率。
3、隔膜与电解液的安全隐患
锂离子电池的电解液为锂盐与有机溶剂的混合溶液,其中商用的锂盐为六氟磷酸锂,该材料在高温下易发生热分解,并与微量的水以及有机溶剂之间进行热化学反应,降低电解液的热稳定性。电解液有机溶剂为碳酸酯类,这类溶剂沸点、闪点较低,在高温下容易与锂盐释放PF5的反应,易被氧化。
4、制造工艺中的安全隐患
锂离子电池在制造过程中,电极制造、电池装配等过程都会对电池的安全性产生影响。如正极和负极混料、涂布、辊压、裁片或冲切、组装、加注电解液的量、封口、化成等诸道工序的质量控制,无一不影响电池的性能和安全性。
浆料的均匀度决定了活性物质在电极上分布的均匀性,从而影响电池的安全性。浆料细度太大,电池充放电时会出现负极材料膨胀与收缩比较大的变化,可能出现金属锂的析出;浆料细度太小会导致电池内阻过大。涂布加热温度过低或烘干时间不足会使溶剂残留,粘结剂部分溶解,造成部分活性物质容易剥离;温度过高可能造成粘结剂炭化,活性物质脱落造成电池内部短路。