锂离子电池安全吗?如何正确使用锂离子电池?
来源:宝鄂实业
2019-07-30 12:06
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我们知道,现在的手机、电脑、汽车一般都用的锂离子电池。那么,锂离子电池的安全性真的成问题吗?还敢用吗?
不吹不黑,锂离子电池确实存在安全隐患,但它也确实是能为生活续航的好东西。
(不过充电时千万不要把手机放在床边啊)
作为储能的电池单元,不论是水溶液体系或非水溶液(有机)体系,能量的储存和释放(电池的充电和放电)都是通过电池内活性物质化学能和电能的相互转化来实现的。这些能量存储系统中,人们最熟悉的恐怕就是锂离子电池了。锂离子电池已经在世界范围内高度的产业化并得到了最为广泛的应用。从空间站到“蛟龙号”载人潜水器,从智能手机、移动基站到电动车乃至能源互联网中的电力储存,锂离子电池(系统)都起到了很好的动力源的作用。
锂离子电池技术的商业化最先源于索尼公司。20世纪90年代初,索尼公司采用锂过渡金属层状氧化物(LiCoO2)作为正极,炭材料作为负极,在此基础上开发出锂离子电池。电池充放电过程中,锂离子在正负极之间穿梭,因此锂离子电池又称为摇椅电池。
通过对锂离子电池的性能、安全以及成本等因素进行改进优化后,锂离子电池也被视为纯电动车、混合电动汽车以及插电式混合动力车等电动汽车中新一代动力系统的“潜力股”。如今,锂离子电池的研究主要有如下几个方向:一是通过材料以及设计的改善,使电池具有更高的比能量(即单位质量或体积的材料具有更高的容量)以及更长的循环寿命(对于电动车意味着同样的质量具有更长的续驶里程);二是对锂离子电池安全性的改善。近期的数次电动汽车起火或者自燃事件将锂离子电池技术一次又一次地推到了风口浪尖,因此,对于锂离子电池安全性的研究就成了一个迫在眉睫的热点问题。随着固态电解质材料的进步,科学家认为固态电解质锂离子电池能够在一定程度上解决锂离子电池的安全性问题。
变身“定时炸弹”?这要从结构说起
锂离子电池的负极
锂离子电池负极材料按其组分分类,可分为碳材料和非碳材料。石墨类碳材料包括天然石墨和人造石墨,它们具有良好的层状结构(层间距为0.3354纳米)。锂离子可从石墨的端面嵌入石墨层中,形成LiC6层间化合物;嵌锂之后,石墨的层间距离有所增加(LiC6层间距离为0.370纳米)。
锂离子电池在充放电过程中,负极进行锂离子的嵌入和脱出;因石墨表面存在较强的还原性能,在首次嵌入锂离子过程中,电解液会在石墨的表面形成一层固体电解质界面(SEI)膜,SEI膜的存在极大地减缓电解液在负极的还原,从而维持电池的电化学性能,介于该电解质界面膜的尺度为纳米级,因此膜的结构和状态对锂离子电池的性能有较大的影响。
锂离子电池的正极
锂离子电池过渡金属氧化物正极材料具有锂离子嵌入及脱出的一维、二维或三维通道,而本身的骨架结构在锂嵌入及脱嵌过程中保持不变。按目前使用的正极材料的结构划分,主要分为三类:层状结构、尖晶石结构、橄榄石结构。层状结构(LiCoO2、LiNiO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、LiAl0.05Co0.15Ni0.8O2等)为二维的锂离子电池扩散通道;尖晶石型结构(LiMn2O4及高电压的锂镍锰氧化物)为三维扩散通道;橄榄石型结构(LiFePO4、LiMnPO4及其金属位掺杂材料等)为一维扩散通道。其中,克容量比较高的为富锂锰基正极材料和镍钴铝酸锂。不同正极材料也表现出不同的充放电特征。
锂离子电池的充放电原理
锂离子电池内部包含两个电极:正极和负极,提供了氧化还原反应发生的场所;电极由离子导通、电子绝缘的隔膜材料隔开;电解液包含锂盐(通常为LiPF6)和有机溶剂。放电过程中,锂在负极上失电子形成Li+,而Li+在正极上得电子形成锂,同时从锂离子过渡金属层状氧化物物中脱出,充电过程则相反,得/失的电子通过外电路进行传递即形成电流。1、锂电池电动车激活并不需要特别的方法,在电动车行驶过程中锂电池会自然激活。如果刻意要用流传的“前三次12小时长充电激活”方法的话,只会徒劳无功,没有任何效果。
2、当电动车行驶过程中锂电池出现电量过低提示时,应尽快及时充电。(这里要特别注意:不建议快速充电站,超级损坏电池。市面上有关电池电量用完再充和电池长时间充电的说法不是全部都对,这也要看电池的种类)
3、按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行(特别注意:不要进行超长充电)。
4、市面上各种各样的锂电产品混人眼球,选择的时候尽量去选择高品质、高质量的品牌电池。比如巨锂美锂电池,巨锂美锂电池品质过硬、服务好、技术支持、维修等方面建设得非常完善,可以给消费者提供更好的售后服务。