锂离子电池的安全隐患有哪些

通常,锂离子电池具有看似燃烧甚至爆炸的安全问题。这些问题的根本原因在于电池内部的热失控。此外,还有一些外部因素,如过充电,火灾,挤压,穿刺和短路。其他问题也可能导致安全问题。锂离子电池在充电和放电期间会产生热量。如果产生的热量超过电池的散热能力,则锂离子电池会过热,电池材料会分解SEI膜,分解电解质,分解正极和负极。破坏性副反应,例如电解液的反应和负极与粘合剂之间的反应。

1.电池使用过程中的安全隐患

应使用锂离子电池,以较大限度地减少使用过程中的过度充电或过度放电。特别是对于具有高单体容量的电池,热扰动可能引起一系列放热副反应,从而导致安全问题。

2.制造过程中的安全隐患

锂离子电池在制造过程,电极制造,电池组装等过程中都会对电池的安全性产生影响。如正反混合,涂层,轧制,切割或模切,装配,填充电解液的量,密封,化学等质量控制过程,都会影响电池的性能和安全性。浆料的均匀性决定了电极上活性材料分布的均匀性,从而影响电池的安全性。浆料的细度太大。当电池充电和放电时,负极材料的膨胀和收缩会发生很大的变化,并且可能发生金属锂的沉淀;如果浆料的细度太小,则电池的内阻可能太大。当涂层加热温度太低或干燥时间不足时,溶剂残留,粘合剂部分溶解,导致一些活性材料容易剥落;如果温度太高,粘合剂可能会烧焦,活性材料可能会脱落并导致电池内部短路。

3.正极材料的安全隐患

早期使用的阳极材料是金属锂。组装好的电池在反复充放电后容易产生锂枝晶,然后刺穿隔膜,导致电池短路,漏液甚至爆炸。锂嵌入化合物可有效避免锂枝晶的产生,并大大提高锂离子电池的安全性。随着温度升高,锂嵌入状态的碳负电极首先与电解质发生放热反应。在相同的充电和放电条件下,与掺入锂的人造石墨反应的电解质的放热率远高于插入的碳插入的碳微球,碳纤维,焦炭等。

4.负极材料的安全隐患

当锂离子电池使用不当时,电池的内部温度升高,从而在正极材料中发生活性材料的分解和电解质的氧化。同时,这两种反应会产生大量的热量,导致电池温度进一步升高。不同的脱锂态对活性材料的晶格转变,电解质的分解温度和热稳定性有很大影响。

5.隔膜和电解液的安全风险

锂离子电池的电解质是锂盐和有机溶剂的混合溶液,其中商业锂盐是六氟磷酸锂,该材料在高温下易于热分解,并且经受热化学反应。微量的水和有机溶剂,以降低电解质的热稳定性。电解质的有机溶剂是碳酸盐。这些溶剂具有低沸点和低闪点,并且易于与锂盐反应以在高温下释放PF5,并且易于氧化。

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