|
|||||||||||||||||||||
鋰離子電池具有能量密度大、輸出電壓高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于微電子領(lǐng)域，同時，在電動車、軍事、空間技術(shù)等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景[1-2]。然而，鋰離子電池在給人類造福的同時，也帶來了一些安全隱患。近年來，鋰離子電池安全事故時有發(fā)生，如2006年蘋果、聯(lián)想筆記本電腦因電池安全性問題被召回，2008年本田混合電動車發(fā)生起火事件，2011年上海825路純電動公交車因電池過熱起火自燃……這些事件使得鋰離子電池安全性問題受到越來越多的重視，因此，有效地解決鋰離子電池的安全性問題已勢在必行。
鋰離子電池產(chǎn)生安全性問題可歸結(jié)為2大方面的原因：一是鋰離子電池自身特點決定的；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)鋰離子電池安全問題的根源。
1.鋰離子電池的自身原因
鋰離子電池自身特點是決定其安全性的根本因素：
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鋰離子電池在過充時，由于正極材料脫鋰，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其具有強氧化能力；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)，這些過程放出的熱量如果積累可能會引發(fā)熱失控；
③鋰離子電池電解液大多為有機溶劑，主要成分為碳酸酯類，閃、沸點都很低，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，帶來安全隱患。
2.突發(fā)事件或濫用原因
在一些突發(fā)事件如電池過充電、針刺穿透、擠壓，以及高溫環(huán)境等情況下，電極和有機電解液容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如SEI膜的分解、有機電解液的氧化、還原，正極的分解，正極分解產(chǎn)生的氧氣進(jìn)一步與有機電解液反應(yīng)等。這些反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量如果不能及時散失到周圍環(huán)境中，必將導(dǎo)致熱失控的產(chǎn)生，終導(dǎo)致電池的燃燒和爆炸等。
