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锂电池的不安全性包括哪几方面?怎样在使用中降低锂电池的危险

五度易链 2019-04-22 1734 0

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  近日,关于上海的电动汽车自燃的消息也引起了人们对电动汽车安全性的讨论。而电动汽车采用的锂电池也成了此次事件的讨论重心,那么为何锂电池会存在不安全性呢?


  近日,关于上海的电动汽车自燃的消息也引起了人们对电动汽车安全性的讨论。而电动汽车采用的锂电池也成了此次事件的讨论重心,那么为何锂电池会存在不安全性呢?

  锂电池的安全隐患

  1、正极材料的安全隐患

  当锂离子电池使用不当时,导致电池内部温度的升高,使正极材料会发生活性物质的分解和电解液的氧化。同时,这两种反应能够产生大量的热,从而造成电池温度的进一步上升。不同的脱锂状态对活性物质晶格转变、分解温度和电池的热稳定性影响相差很大。

  2、负极材料的安全隐患

  早期使用的负极材料是金属锂,组装的电池在多次充放电后易产生锂枝晶,进而刺破隔膜,导致电池短路、漏液甚至发生爆炸。嵌锂化合物能够有效避免锂枝晶的产生,大大提高锂离子电池的安全性。随着温度的升高,嵌锂状态下的碳负极首先与电解液发生放热反应。相同的充放电条件下,电解液与嵌锂人造石墨反应的放热速率远大于与嵌锂的中间相碳微球、碳纤维、焦碳等的反应放热速率。

  3、隔膜与电解液的安全隐患

  锂离子电池的电解液为锂盐与有机溶剂的混合溶液,其中商用的锂盐为六氟磷酸锂,该材料在高温下易发生热分解,并与微量的水以及有机溶剂之间进行热化学反应,降低电解液的热稳定性。电解液有机溶剂为碳酸酯类,这类溶剂沸点、闪点较低,在高温下容易与锂盐释放PF5的反应,易被氧化。

  4、制造工艺中的安全隐患

  锂离子电池在制造过程中,电极制造、电池装配等过程都会对电池的安全性产生影响。如正极和负极混料、涂布、辊压、裁片或冲切、组装、加注电解液的量、封口、化成等诸道工序的质量控制,无一不影响电池的性能和安全性。浆料的均匀度决定了活性物质在电极上分布的均匀性,从而影响电池的安全性。浆料细度太大,电池充放电时会出现负极材料膨胀与收缩比较大的变化,可能出现金属锂的析出;浆料细度太小会导致电池内阻过大。涂布加热温度过低或烘干时间不足会使溶剂残留,粘结剂部分溶解,造成部分活性物质容易剥离;温度过高可能造成粘结剂炭化,活性物质脱落造成电池内部短路。

  5、电池使用过程中的安全隐患

  锂离子电池在使用过程中应该尽可能减少过充电或者过放电,特别对于单体容量高的电池,因热扰动可能会引发一系列放热副反应,导致安全性问题。

  使用锂电池电动汽车的注意事项

  第一温度,锂电池怕高温。

  第二大电流,比如18650电芯是3C放电,你电动车是8000W的,用的电芯低于你的电动车放电电流,这样会导致锂电池温度过高,电流过大而寿命变短,还会出现鼓包报废的情况,如果你的电动车功率非常大,速度非常快,建议选择10C电流的18650电芯,这样选择合适的电芯显然非常重要!

  第三就是满电存放,三元锂电满电是4.35V,目前市面上的保护板都是4.2V就截止充电,所以很多人买到电动车锂电池都说没有标称的容量多,其实就是这个原因,一般长时间存放电动车锂电池,充满半分之50的电视最好的,比如你买新手机,很多都是开机百分之50的电量。

  如果满电存放时间长,会让锂电池容量减少。磷酸铁锂和钛酸锂除外,这两种是可以满电存放的,还需要注意的就是选择品质较好的保护板,锂电池最大的禁忌就是过冲过放,三元锂一次过放就报废,过冲必定鼓包也报废。

  提高安全性的新方法

  锂电池的四大主要部分为正极材料、负极材料、隔离膜和电解液,当内部出现树状突或者手状的锂离子增长非常容易导致短路或随机爆炸形成明火。一旦电池内部形成树状突,风险就会迅速加剧,最终可能会刺穿正负极的隔离膜。

  为避免下一代电池出现自燃现象,科研人员尝试寻找新的方式来防止出现火灾隐患。他们在电池内部的电解液中新增了两种化学成分,其中一种成分为硝酸锂,能够改善续航表现,还有一种成分为锂聚硫,可以分解电极。在测试过程中,能够控制电池内部出现无害的煎饼状产物而并非树状突。此外这两种化学材质还提高了电池的耐久度,在300次电池循环之后,电池容量依然保持在99%以上。

  而在降低电池工作温度方面,LG在MWC2017大会上发布的G6采用了电脑里常见的铜质热导管设计,据悉将能把电池产生的热能降低10%左右。同时,设计更加完善的电池管理系统也能帮助电子设备在电池过热的情况下及时降频,为电池“降温”。虽然有种种安全问题,但是在电池技术出现重大突破之前,各类锂电池仍然是我们生活中的好伙伴。重点是各国产品安全监管机构应出台更完善的电池检测机制,同时消费者也应正确使用锂电池,切勿对电池踩踏挤压、进行加热。

  锂电池的使用范围十分广泛,在提高人们使用锂电池的注意事项的同时,最重要的还是相关企业要提高使用的技术和安全措施。


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