動力鋰離子電池的安全性

鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于手機、筆記本電腦等小型便攜式電子設(shè)備。由于這些設(shè)備所使用的鋰離子電池容量小(1-2ah或更少)，且大多數(shù)為單節(jié)電池，因此電池安全問題并不嚴重。即便如此，近年來，出于安全考慮，日本的索尼公司還是從世界各地召回了大約100萬塊筆記本電腦電池。偶爾也會發(fā)生手機電池爆炸起火的事件。單電池容量10Ah甚至100Ah的鋰離子電池可作為電動自行車、純電動汽車、混合動力汽車、電動工具等的動力源。安全問題已經(jīng)引起了全球的關(guān)注。安全是動力鋰離子電池的基本要求。根據(jù)功率輸出性能的不同，動力鋰離子電池可分為能量型和功率型。能量型動力鋰電池通常容量大，可以為電力設(shè)備供應(yīng)相對持久的能量供應(yīng)。它們通常用于純電動汽車、中型或重型混合動力汽車。此類電池的總能量在整車能量分配中占有較大比例，往往超過10KW。這樣不僅可以部分吸收車輛制動反饋的能量，還可以提高純電動模式下車輛的行駛里程，減少污染物的總排放。功率型動力鋰電池通常容量小，可為電力設(shè)備供應(yīng)瞬時大電流電源。它重要用于電動工具和混合動力汽車，吸收制動反饋能量，為車輛啟動和加速供應(yīng)瞬時額外能量。

一般來說，鋰離子電池儲存的總能量與它的安全性成反比。隨著電池容量的新增，電池體積也隨之增大，其散熱性能也越來越差，因此發(fā)生事故的可能性也會大大新增。關(guān)于手機鋰離子電池，基本要求是安全事故概率小于1/106，這也是公眾可以接受的最低標準。但關(guān)于大容量鋰離子電池，尤其是汽車用大功率鋰離子電池，其安全性問題尤為突出，一直是研究的重點。然而，隨著大容量鋰離子電池的深入研究和應(yīng)用，其過度充電、短路等濫用的安全問題日益突出，成為電力鋰離子電池大規(guī)模應(yīng)用必須克服的技術(shù)問題。動力鋰電池的工作條件很惡劣。重要的安全問題是由電池組引起的爆炸、燃燒、電池泄漏和電氣火災(zāi)。造成電池安全問題的原因有很多，重要集中在電池充電過度、內(nèi)外短路以及電池組使用過程中電池后移的安全隱患。

安全性是大容量鋰離子電池實際應(yīng)用的重要障礙之一。

隨著鋰離子電池的發(fā)展，原材料的發(fā)展，鋰離子電池的安全性也有了突破。目前10-100ah動力鋰離子電池及電池組已通過行業(yè)安全檢測標準。影響鋰離子電池安全性的重要因素是電極材料、電解液、制造工藝和使用條件。隨著材料科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的進步,高穩(wěn)定性能的電極材料,選擇包含阻燃劑或超載保護電解液添加劑,和電池保護電路設(shè)計良好的散熱結(jié)構(gòu)和管理系統(tǒng)來提高鋰離子電池的安全,所以大容量動力鋰離子電池要解決的安全問題。