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锂离子电池安全问题分析

近年来,市场对锂离子电池的需求量与日俱增,并对锂离子电池的能量密度和安全性提出了更高的要求


 
近年来,市场对锂离子电池的需求量与日俱增,并对锂离子电池的能量密度和安全性提出了更高的要求。然而,近年来关于锂离子电池燃烧、爆炸而引发的安全事故屡见不鲜,如特斯拉电动汽车自燃事故、波音737客机锂电池冒烟风波等,严重打击了消费者信心,引起了人们对整个锂电行业的恐慌及安全担忧。
 
近年来,对锂离子电池的需求日益增加,并且对锂离子电池的能量密度和安全性提出了更高的要求。 然而,近年来,由锂离子电池的燃烧和爆炸引起的安全事故并不少见。 例如,特斯拉电动汽车的自燃事故以及波音737乘客的烟雾和锂电池的冒烟雾严重打击了消费者的信心,并导致人们使用锂电池行业恐慌和安全问题。
 
01锂电池的发展趋势
随着锂电池在电子设备及其他产品中,甚至在卫星,航空等领域的使用越来越多,人们对锂电池的认识也越来越高,与此同时,他们也提出了锂电池的安全性要求高。
 
02我国锂电池发展面临的问题
中国锂电池发展的许多重要原材料依赖国外进口,负极材料的原材料产业链还不完善。 因此,要完善属于中国的锂电池生产产业链,还有很长的路要走。
 
锂离子电池安全问题原因剖析
从外部原因分析来看,过充电,过放电,电池短路,热冲击,针刺等都会导致锂离子电池安全问题。
从内部原因分析,锂离子电池安全性引起的主要问题如下:
 
01负极析锂
由于嵌入式负极材料的内部动力慢,在低温过充电或大电流充电的情况下,金属锂会直接沉淀在负极表面上,这可能会导致锂枝晶,从而导致微短路, 金属锂和液体电解质的活性。 还原反应直接发生,活性锂损失,内阻增加,并影响电池性能。 随着循环的进行,锂枝晶将进一步增加,这又将刺穿隔膜,导致电池短路,泄漏甚至爆炸。
 
02正极材料释氧及结构破坏
当正电极充电到更高的电压时,它处于高氧化态,晶格中的氧容易失去电子并以游离氧的形式沉淀,游离氧将与电解质一起氧化,释放出大量的热量, 以及具有低着火点的有机物在有氧气和高温的情况下,电解质极不安全,因此电池极易燃烧和爆炸。
 
03电解液分解和反应
液体锂离子电池的电解质是锂盐和有机溶剂的混合溶液,其中市售锂盐是六氟磷酸锂,它在高温下易于热分解并发生微量的热化学反应。 水和有机溶剂。 电解质的有机溶剂是碳酸盐,并且该溶剂具有低沸点和低闪点,并且在高温下容易与由锂盐释放的PF5反应,并且容易被氧化。 当存在锂和氧时,会发生一系列放热副反应,这会直接影响电池性能,甚至导致电池爆炸。
 
04隔膜均匀性差及收缩破裂
当锂树枝状晶体刺穿隔膜或温度较高时,隔膜会收缩并破裂,这将使电池的正极和负极短路。 如果情况严重,将导致安全事故。
 
05高温失效
高温可能来自外部原因,内部短路,电化学和化学放热反应以及大电流焦耳热。 在高温下,电池内部会发生一系列不良反应,例如SEI膜的分解,高活性正负极材料与电解质的反应,锂盐的自分解,正电极释放的氧,电解质反应等。 导致热量失控。
 
尽管行业或学术界已从材料,电极,电池,模块,电源管理,热管理和系统设计等各个层面对锂电池技术的安全性进行了各种改进,但都取得了一些进展, 尚未达到期望的结果,安全问题仍然非常突出。 因此,如何突破这一技术瓶颈,满足高安全性电池技术的需求,以及开发不燃易爆的锂电池是非常必要和紧迫的。

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