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影响锂离子电池安全性的内部因素

添加时间:2020-04-16 14:00:22   浏览次数: 次    【 】   打印   关闭窗口

1. 材料。
 
(1)正电极材料的热稳定性及其与电解质的反应性。大多数正极材料在放电状态下具有良好的热稳定性,在充电状态下具有热不稳定性。在不与电解液接触的情况下,充电正极材料放热的原因主要是由于晶体形状的改变。充电正极与有机电解液接触后,与电解液发生反应,使电解液氧化,释放出大量的热量。

(2)阳极材料的安全性。阳极材料应化学稳定,能与电解液形成SEI,不与电解液发生反应等,否则反应产生的大量热量会导致电池爆炸。

(3)电解质组成。电解液进行转移电荷的作用在电池正极和负极电极之间,需要高导电性、和电解质的化学性质必须稳定,以减少电解质之间的电化学反应速率和活性物质界面存储期间,因此电池的自放电容量损失小。目前,锂电池电解液中会含有一定量的酸HF,正电极材料很可能被溶解侵蚀,溶解的正电极材料,会增加电池的内阻,热稳定性差容易造成安全隐患。

(4)隔膜的选择。当电池内部温度接近聚合物膜的熔点时,聚合物基体离子将聚合物膜熔解,使孔被堵塞,成为无孔的绝缘层。电池的内阻迅速上升,通过电池的电流是有限的。当温度继续上升超过聚合物膜的熔点时,聚合物膜进一步熔化,导致正极和负极直接接触,导致内部短路,最终导致电池爆炸。因此,在选择隔膜时应考虑隔膜的熔点、厚度和孔隙率。

2. 电池结构设计合理。
 
锂离子电池的保护通常通过设置安全阀、热敏电阻和设计保护电路来实现。保护电路是一种由多种电子元件组成的PCB电路,控制电池的充放电过程,防止电池的过充和过放电,每个元件都有发生故障的可能性。一旦保护电路失效,电池发生事故的概率将大大增加。

3.制造过程。
 
生产过程中有很多值得注意的细节,这些细节容易造成安全隐患,如:电杆毛刺、电杆粉脱落会刺穿隔膜而导致内部短路;因电极耳过长及与电极板或电极壳接触而引起的短路;极耳压缩线圈芯,导致正负极短路,导致电池发热,严重时会导致爆炸;在生产过程中,正极和负极的材料用量不合适,会造成锂的不连续,而且容易通过击穿隔膜造成内部短路。

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