鋰離子電池安全性分析

鋰離子電池充放電保護(hù)介紹

鋰離子電池供電設(shè)備的安全性是人們目前最為關(guān)注的問(wèn)題，所以對(duì)其的保護(hù)就非常重要。鋰離子電池的保護(hù)重要包括過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流及短路保護(hù)等。

1.過(guò)充電保護(hù)

當(dāng)充電器對(duì)鋰離子電池過(guò)充電時(shí)，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升，需終止充電狀態(tài)。為此，保護(hù)器件需監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)其到達(dá)電池過(guò)充電壓時(shí)，即激活過(guò)充電保護(hù)功能，中止充電。

2.過(guò)放電保護(hù)

為了防止鋰離子電池的過(guò)放電狀態(tài)，當(dāng)鋰離子電池電壓低于其過(guò)放電電壓檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，即激活過(guò)放電保護(hù)，中止放電，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式。

3.過(guò)電流及短路保護(hù)

當(dāng)鋰離子電池的放電電流過(guò)大或短路情況出現(xiàn)時(shí)，保護(hù)器件將激活過(guò)電流保護(hù)功能。

鋰離子電池安全性分析

鋰離子電池出現(xiàn)安全性問(wèn)題可歸結(jié)為2大方面的原因：一是鋰離子電池自身特點(diǎn)決定的；二是由于突發(fā)事件或電池應(yīng)用不當(dāng)造成的。鋰離子電池內(nèi)部存在著一系列潛在的放熱反應(yīng)，這是誘發(fā)鋰離子電池安全問(wèn)題的根源。

1.鋰離子電池的自身原因

鋰離子電池自身特點(diǎn)是決定其安全性的根本因素[3-4]：①由于能量密度很高，鋰離子電池很容易由于熱失控導(dǎo)致不安全行為發(fā)生；②鋰離子電池在過(guò)充時(shí)，由于正極材料脫鋰，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其具有強(qiáng)氧化能力；或者正極材料直接放出氧，使電解液中的溶劑發(fā)生強(qiáng)烈氧化；負(fù)極表面固體電解質(zhì)界面（SEI）膜的分解，負(fù)極析出的金屬鋰與電解液的反應(yīng)，這些過(guò)程放出的熱量假如積累可能會(huì)引發(fā)熱失控；③鋰離子電池電解液大多為有機(jī)溶劑，重要成分為碳酸酯類，閃、沸點(diǎn)都很低，在4.6V左右易被氧化，若出現(xiàn)泄漏等情況，容易引起電池著火，甚至燃燒和爆炸等；④鋰離子電池中粘結(jié)劑的晶化、銅枝晶的形成以及活性物質(zhì)剝落等均易造成電池內(nèi)部短路，帶來(lái)安全隱患。

2.突發(fā)事件或?yàn)E用原因

在一些突發(fā)事件如電池過(guò)充電、針刺穿透、擠壓，以及高溫環(huán)境等情況下，電極和有機(jī)電解液容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如SEI膜的分解、有機(jī)電解液的氧化、還原，正極的分解，正極分解出現(xiàn)的氧氣進(jìn)一步與有機(jī)電解液反應(yīng)等。這些反應(yīng)出現(xiàn)的大量熱量假如不能及時(shí)散失到周圍環(huán)境中，必將導(dǎo)致熱失控的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致電池的燃燒和爆炸等。