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动力锂离子电池的安全性

发布时间:2018-05-20 09:54:00  来源:




 

 锂离子电池已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑和其他小型便携电子设备,由于它们使用的锂离子电池容量小(1-2A·h以下),又大部分是单体电池使用,其电池的安全问题不太突出。即使这样,近年来,因为安全问题,日本索尼公司从全球招回约百万只笔记本电脑用电池。手机电池爆炸起火事件也偶有发生。将单体电池容量10A·h甚至100A·h的锂离子电池用于电动自行车、纯电动车、混合电动车和电动工具等作为动力电源使用,安全问题更引起全球的关注。安全性是动力锂离子电池的基本要求,动力锂离子电池按照其在动力输出时的性能差异,可以简单划分为能量型和功率型。能量型动力电池通常具有比较大的容量,能够为用电设备提供比较持久的能源供给,常常用于纯电动车、中度或重度混合动力电动车,此种电池的总能量在整车的能源配置中占据较大的比例,常常超过10KW。这样不仅可以部分吸收车辆制动回馈的能量,而且可以提高车辆纯电动模式运行时的续驶里程,降低污染物的总排放。功率型动力电池的容量通常比较小,可以为用电设备提供瞬间大电流供电,主要用于电动工具和混合电动车中吸收制动回馈的能量,同时为车辆启动、加速过程提供瞬间的额外补充能量。
一般情况下,锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的,随着电池容量的增加,电池体积也在增加,其散热性能变差,出事故的可能性将大幅度增加。对于手机用锂离子电池,基本要求是发生安全事故的概率要小于1/106,这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池,特别是汽车等用大容量动力锂离子电池,安全问题尤为突出,也一直是研究的热点。但随着大容量锂离子电池的深入研究和应用,其过充电、短路等滥用时的安全问题逐渐突出,已成为动力锂离子电池大规模应用时必须攻克的技术难题。动力电池的工作条件苛刻,主要的安全问题是电池自身爆炸、燃烧、电池漏液和电池组导致的电火。引起电池安全问题的原因很多,主要集中在过充电、内外部短路以及电池组使用过程中落后电池的安全隐患。
安全性是阻碍大容量锂离子电池实用化的主要障碍之一。
随着锂离子电池的发展,原材料的发展,锂离子电池的安全性有了突破性进展。目前10-100A·h的动力锂离子电池、电池组按行业安全测试标准均有通过。影响锂离子电池安全性的主要因素有电池的电极材料、电解液以及制造工艺和使用条件等。随着材料科学和制造工艺的进步,采用具有较高热稳定性能的电极材料,选择含有阻燃剂或过充电保护添加剂的电解液,设计良好的散热结构和电池保护电路和管理系统都有利于提高锂离子电池的安全性,所以大容量动力锂离子电池的安全问题有望得到解决。

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