為什么鋰電池會有安全性問題？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-23 12:31
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一般來說，鋰離子電池出現安全問題表現為燃燒甚至爆炸，出現這些問題的根源在于電池內部的熱失控。除此之外，一些外部因素，如過充、火源、擠壓、穿刺、短路等問題也會導致安全性問題。鋰離子電池在充放電過程中會發(fā)熱，如果產生的熱量超過了電池熱量的耗散能力，鋰離子電池就會過熱，電池材料就會發(fā)生SEI膜的分解、電解液分解、正極分解、負極與電解液的反應和負極與粘合劑的反應等破壞性的副反應。
1. 正極材料的安全隱患
當鋰離子電池使用不當時，導致電池內部溫度的升高，使正極材料會發(fā)生活性物質的分解和電解液的氧化。同時，這兩種反應能夠產生大量的熱，從而造成電池溫度的進一步上升。不同的脫鋰狀態(tài)對活性物質晶格轉變、分解溫度和電池的熱穩(wěn)定性影響相差很大。
2 .負極材料的安全隱患
早期使用的負極材料是金屬鋰，組裝的電池在多次充放電后易產生鋰枝晶(鋰電池在充電過程中鋰離子還原時形成的樹枝狀金屬鋰)，進而刺破隔膜，導致電池短路、漏液甚至發(fā)生爆炸。嵌鋰化合物能夠有效避免鋰枝晶的產生，大大提高鋰離子電池的安全性。隨著溫度的升高，嵌鋰狀態(tài)下的碳負極首先與電解液發(fā)生放熱反應。相同的充放電條件下，電解液與嵌鋰人造石墨反應的放熱速率遠大于與嵌鋰的中間相碳微球、碳纖維、焦碳等的反應放熱速率。
3 .隔膜與電解液的安全隱患
鋰離子電池的電解液為鋰鹽與有機溶劑的混合溶液，其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰，該材料在高溫下易發(fā)生熱分解，并與微量的水以及有機溶劑之間進行熱化學反應，降低電解液的熱穩(wěn)定性。電解液有機溶劑為碳酸酯類，這類溶劑沸點、閃點(閃燃是液體表面產生足夠的蒸氣與空氣混合形成可燃性氣體時，遇火源產生短暫的火光，發(fā)生一閃即滅的現象。閃燃的最低溫度稱為閃點)較低，在高溫下容易與鋰鹽釋放PF5的反應，易被氧化。
4 .制造工藝中的安全隱患
鋰離子電池在制造過程中，電極制造、電池裝配等過程都會對電池的安全性產生影響。如正極和負極混料、涂布、輥壓、裁片或沖切、組裝、加注電解液的量、封口、化成等諸道工序的質量控制，無一不影響電池的性能和安全性。漿料的均勻度決定了活性物質在電極上分布的均勻性，從而影響電池的安全性。漿料細度太大，電池充放電時會出現負極材料膨脹與收縮比較大的變化，可能出現金屬鋰的析出；漿料細度太小會導致電池內阻過大。涂布加熱溫度過低或烘干時間不足會使溶劑殘留，粘結劑部分溶解，造成部分活性物質容易剝離；溫度過高可能造成粘結劑炭化，活性物質脫落造成電池內部短路。
5 .電池使用過程中的安全隱患
鋰離子電池在使用過程中應該盡可能減少過充電或者過放電，特別對于單體容量高的電池，過充電或者過放電可能會引發(fā)一系列放熱副反應，導致安全性問題。
6.聚合物鋰離子電池是否會有安全隱患：
根據鋰離子電池所用電解質材料的不同，鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池或塑料鋰離子電池。
聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態(tài)鋰離子電池都是相同的，正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料，負極為石墨，電池工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質的不同， 液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質， 聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替， 這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物凝膠電解質。
聚合物鋰離子電池可以使用軟包裝，在內部產生氣體時，可以更早的突破殼體，避免氣體聚集過多，產生激烈漲裂。很多人認為聚合物鋰離子電池的安全性能比液態(tài)鋰離子電池的安全性能要好。
但聚合物鋰離子電池并沒有從根本上解決安全性問題，同樣使用鈷酸鋰和有機電解液，而且電解液為膠狀，不易泄漏，一旦過熱將會發(fā)生更猛烈的燃燒。燃燒是聚合物鋰離子電池安全性最大的問題。
