鋰離子電池的安全性

鋰離子電池的安全問題，其內(nèi)涵原因是電池內(nèi)部熱量失控，熱量積聚，構(gòu)成電池內(nèi)部溫度不斷上升，其外部性能是燃燒、爆炸等劇烈的能量釋放現(xiàn)象。

電池是一種高密度的能量載體，存在固有的不安全因素。能量密度越高，能量劇烈釋放的影響越大，安全問題也越大。汽油、天然氣、乙炔等高能量載體，也存在同樣的問題，每年爆發(fā)的安全事故數(shù)不勝數(shù)。

不同的電化學(xué)體系、不同的容量、工藝參數(shù)、應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用程度對鋰離子電池的安全性有很大的影響。

由于電池儲存能量，在能量釋放的過程中，當(dāng)電池的熱損耗和積累速率大于散熱速率時，電池內(nèi)部溫度會繼續(xù)升高。鋰離子電池陽極活性高的數(shù)據(jù)和有機(jī)電解液組成、熱條件下非常短暫的攻擊強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng),這種反應(yīng)會攻擊很多熱量,甚至導(dǎo)致熱失控的重要原因是電池攻擊的危險。

鋰離子電池內(nèi)部的熱失控現(xiàn)象表明，電池內(nèi)部的一些化學(xué)反應(yīng)并不是我們所期待的那樣可控、有序，而是呈現(xiàn)出不可控、無序的狀態(tài)，導(dǎo)致能量的快速、劇烈釋放。

那么，讓我們看看，伴隨著大量的熱攻擊的化學(xué)反應(yīng)會導(dǎo)致熱失控。

1.SEI膜分化，電解質(zhì)放熱副反應(yīng)

鋰離子電池在一次循環(huán)過程中形成固體電解質(zhì)膜。我們不期望SEI膜太厚，也不期望它是完全缺席的。合理的SEI膜存在，可以保護(hù)負(fù)性活性物質(zhì)，不與電解液發(fā)生攻擊反應(yīng)。

但是當(dāng)電池內(nèi)部溫度達(dá)到130℃左右時，SEI膜會發(fā)生分化，導(dǎo)致負(fù)極完全暴露。電解液會在電極表面出現(xiàn)分化并釋放熱量，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度的激活和升高。

這是鋰離子電池的第一個放熱副用途，也是一系列熱失控問題的起點。

2.電解液熱分異

由于電解液在負(fù)極的放熱副用途，電池內(nèi)部溫度不斷升高，導(dǎo)致LiPF6與電解液中的溶劑進(jìn)一步熱分化。

這次二次反應(yīng)攻擊的溫度規(guī)劃大致在130c到250c之間，在此階段之后會有大量的熱攻擊，進(jìn)一步推高電池內(nèi)部溫度。

3.正電極數(shù)據(jù)的熱微分

隨著電池內(nèi)部溫度的進(jìn)一步升高，活性物質(zhì)在正電極上的攻擊分化，這種反應(yīng)一般攻擊在180℃~500℃之間，并伴隨著大量的熱和氧的攻擊。

活性物質(zhì)分化出現(xiàn)的熱量不同，釋放的氧含量也不同。磷酸鐵鋰陽極數(shù)據(jù)由于在分化過程中受到的熱攻擊較少，所以在總的正極信息猜測中，熱穩(wěn)定性是最優(yōu)的。鎳鈷錳三元組數(shù)據(jù)分化會發(fā)作較多的熱，同時伴有大量的氧釋放，發(fā)作短暫燃燒或爆破，因此安全性較低。