近两年,随着科技的快速发展,锂离子电池在日常生活和产品应用中随处可见,锂离子电池具有能量密度高、循环性能优良以及无记忆效应的特点,在电子产品,如笔记本电脑、手机、移动电源、智能手表、相机、电动玩具、电动工具、无人机中广泛使用,并在电动汽车和储能电站等领域得到应用。由于锂电池续航能力强,循环次数高等的综合优势而备受青睐,因为备受关注,锂电池的一些负面消息也会被放大。新事物的发展皆遵循一定的规律,锂电池在市场选择和不断发展中改进,锂电池安全问题也是大家最为关注的问题之一,同样是新能源行业最为重视亟待解决的关键点。
新闻多次报道锂电池爆炸的事故,引起人们的重视,许多小区也在公告处张贴如何正确为电动车充电。提到锂电池安全问题,很多人考虑的是锂电池爆炸、自燃等严重现象,但人们忽视了一点导致爆炸自然现象的原因是否可避免。
锂离子电池失效产生途径
(1)机械方面。锂离子电池因受外力作用,如针刺、挤压、碰撞等,导致隔膜被破坏而发生短路,在对电池进行穿刺实验时,电池迅速出现起火现象,同样的,严重的冲击也会引发电池热失控。
(2)电池过充。电池过充常见的有使用不匹配的充电器进行充电,或非正规渠道购买的锂离子电池容易出现过充。
(3)短路问题。包含外短路和内短路两种:引发外短路的情况有电池外部线路老化、锂离子电池长时间被浸泡在水中等;内部短路方面有生产工艺的影响、理枝晶的产生导致隔膜被破坏等。
(4)外部温度影响。外界高温会影响锂离子电池的使用安全,如酷热天气下长时间暴晒的行车记录仪、无人机等。
这些滥用条件会引发一系列的放热反应,并导致锂离子电池内部温度升高,高温又会反过来加速放热反应的进行,最终引发锂离子电池热失控。
锂电池失效的原因
锂离子电池失效起鼓,首先可以分析,造成电池起鼓的直接原因是由于电解液的分解,在密封的电池内部产生了气体,造成电池鼓胀。造成电解液分解的原因有很多,电解液受热分解是最主要的可能原因。
使电解液受热分解的高温,可能来自于电池过载、外部短路、高温以及电池的内部短路。如果失效前的场景应用能够排除前面三项目,则最可能的原因是电池内部短路。
防止锂离子电池爆炸的措施
锂离子电池安全性问题是个复杂的综合性问题。电池安全性最大的隐患是电池随机发生的内短路,产生现场失效,引发热失控。所以开发和使用热稳定性高的材料是将来改善锂离子电池安全性能的根本途径和努力的方向。
防止电池的短路
对于隔膜而言而言,孔率为40%左右,且分布均匀,孔径为10nm的隔膜能阻止正负极小颗粒运动,从而提高锂离子电池的安全性;
隔膜的绝缘电压与其防止正负极的接触有着直接的关系 ,隔膜的绝缘电压依赖于隔膜的材质、结构以及电池的装配条件。
采用热闭合温度和熔融温度差值比较大的复合隔膜 (如PP/PE/PP)可防止电池热失控。将隔膜表面涂覆陶瓷层提高隔膜耐温性。利用低熔点的PE(125℃) 在温度较低的条件下起到闭孔作用, PP(155℃) 又能保持隔膜的形状和机械强度 ,防止正负极接触 ,保证电池的安全性。
锂电池保养须知
1、充电时不得高于最大充电电压,放电时不得低于最小工作电压。
2、无论任何时间锂离子电池都必须保持最小工作电压以上, 低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏,并不一定可以还原。
3、锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必须避免对电池产生过充。
4、不要经常深放电、深充电。不过,每经历约30个充电周期后,电量检测芯片会自动执行一次深放电、深充电,以准确评估电池的状态。
5、避免高温,轻则缩短寿命,严重者可引发爆炸。如有条件可储存于冰箱。笔记本电脑如果正在使用交流电,请拔除锂离子电池条,以免受到电脑产热的影响。
6、避免冻结,但多数锂离子电池电解质溶液的冰点在-40℃,不容易冻结。
7、如果长期不用,请以40%~60%的充电量储存。电量过低时,可能因自放电导致过放。
8、由于锂离子电池不使用时也会自然衰老,因此,购买时应根据实际需要量选购,不宜过多购入。
综上所述,在使用锂电池的时候,应当避免在严酷条件下使用,如:高温、高湿度、夏日阳光下长时间暴晒等,避免将电池投入火中。拆电池时,应确保用电器具处于电源关闭状态;使用温度应保持在-20~50℃之间。避免将电池长时间“存放”在停止使用的用电器具中。
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能量密度:125-160Wh/kg
充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
温度范围:-40℃—65℃
自耗电:≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次,
80%容量保持率;
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
符合国军标要求。