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剖析锂电池的安全隐患

剖析锂电池的安全隐患

来源:
2021/08/24 15:08
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【摘要】:

 

  锂电池的安全问题是由于电池内部热量不受控制,热量积累,使得电池内部温度不断上升。它的外部性能是燃烧、爆炸等强烈的能量释放现象。

  电池是一种高密度的能量载体,存在着固有的不安全因素。能量密度越高,强烈能量释放的冲击越大,安全问题就越大。汽油、天然气、乙炔等高能量载体,都存在着同样的问题,每年爆发的安全事故数不胜数。

  不同的电化学体系、不同的容量、工艺参数、应用环境和应用程度对锂电池的安全性有很大的影响。

  由于电池储存能量,当电池在能量释放过程中的热损失和积累速率大于散热速率时,电池内部温度会继续上升。数据高的锂电池阳极活性和有机电解质的组成,在很短的高温条件下发作强烈的化学反应,这种反应会发作大量的热量,甚至导致热失控是电池发作危险的一个重要原因。

  锂电池的热失控现象表明,电池中的某些化学反应并不像我们想象的那样可控、有序,而是处于一种不可控、无序的状态,导致能量快速而猛烈的释放。

  让我们看看,有大量热攻击的化学反应会导致热失控。

  1.SEI膜分化,电解质放热副作用

  锂电池在一个循环过程中会形成固体电解质膜。我们不认为SEI膜太厚,也不认为它完全缺失。合理的SEI膜可以保护负极活性物质不受电解液的侵蚀。

  然而,当电池内部温度达到130℃左右时,SEI膜会发生分化,导致负极完全暴露。电解液在电极表面分化并释放热量,导致电池内部温度的激活和升高。

  这是第一次使用锂电池的放热侧和一系列热失控问题的开始。

  2. 电解液的热分化

  由于电解质在负极中放热侧使用,电池内部温度不断升高,导致LiPF6与电解质中的溶剂进一步热分化。

  本次二次反应攻温计划在130℃~ 250℃左右,之后会有大量热攻,进一步推高电池内部温度。

  3.正极数据的热分化

  随着电池内部温度的进一步升高,活性物质在正极上发生侵蚀和分化。该反应一般在180℃至500℃之间发作,伴有大量的热和氧发作。

  活性物质分化所释放的氧气量随热的多少而变化。磷酸铁锂阳极数据的热稳定性在整体正信息猜测中是最优的,因为在分化过程中热侵蚀较小。镍钴锰三元数据分化会发生较多发热,伴随大量氧释放,发生暂时燃烧或爆炸,所以安全性较低。

 

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