锂离子动力电池安全性及解决方法(2021)
锂离子电池安全性保护措施
锂离子电池安全性保护措施摘要：在锂离子电池中，存在着最普遍的安全问题。
锂离子电池的热失控是造成安全事故的重要因素。
文章总结了近年来国内外关于锂离子电池安全防护的一些方法，其中包括了国内外关于锂离子电池的内部防护和外部防护措施的研究与探讨。
本文对近年来国内外关于不可燃电解质、阻燃添加剂、隔膜、正极材料、限流设备、电池管理系统等方面的工作原理及最新的研究成果，并对今后的安全性进行了预测。
关键词：锂离子电池安全性；保护措施在众多新能源中，以高电压、高比容量、长循环寿命、无环境污染等优异的特性的锂离子电池深受当今社会的青睐，至今已经取代了传统的3C型二次电池，逐渐成了电力行业的主流。
但近年来，由于使用锂离子电池引起的火灾和爆炸事故时有发生，严重影响了其发展。
锂离子电池之所以会有这样的危险，是因为它的内部放热反应不受控制，这主要是因为：（1）某些不符合标准的运行方式，比如在锂离子电池过度充电时，正极材料中会出现脱锂的反应，使得结构破碎，电解液也被氧化，从而产生了巨大的热能。
(2）在长期的循环中，锂离子电池的负极表面会产生锂枝晶，其中一些会剥落，成为"死锂"，而另一些则会不断繁殖，最后会击穿金属薄膜，从而导致电池短路。
(3）强酸性电解质溶液，是由碳酸酯和羧酸酯所构成的强有机溶剂，在高热时会引起氧化分解，从而放出巨大的热能，引起电池的过热，但一旦没有及时排除，很易导致电池的过热，引起电池的自燃，乃至自爆。
为解决锂离子脱嵌电池的安全问题，本文浅析一下锂离子电池安全性保护措施。
一、从电极材料讨论锂离子电池安全性保护措施对电解质和膜片进行了修饰，对电极材料的改性也是目前研究的热点。
有的学者建议将磷基化合物嵌入到正极中而不是加入阻燃剂，而是采用预先埋入阻燃剂的磷酸铁锂作为正极材料。
之后，他们又将软水铝石作为阻燃剂嵌入到锂离子正极中，这两种阻燃剂均表现出优良的阻燃性，且不会使正电极的电化学性质有明显的下降。
车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控
车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控一、本文概述随着新能源汽车市场的迅猛发展和普及，车用锂离子动力电池作为其核心动力源，其安全性和稳定性日益受到人们的关注。
然而，近年来车用锂离子动力电池热失控事件频发，给人们的生命财产安全带来了严重威胁。
因此，深入探究车用锂离子动力电池热失控的诱发与扩展机理，建立准确的热失控模型，以及研发有效的防控措施，已成为当前新能源汽车领域亟待解决的关键问题。
本文旨在全面系统地研究车用锂离子动力电池热失控的诱发与扩展机理，通过建立精确的热失控模型，为防控策略的制定提供科学依据。
文章首先将对车用锂离子动力电池的基本结构和工作原理进行简要介绍，然后重点分析热失控的诱发因素，包括电池内部短路、外部热冲击等。
在此基础上，深入探讨热失控的扩展过程，包括热失控的链式反应、热量传递与扩散等机制。
为了更好地理解热失控现象，本文将建立车用锂离子动力电池的热失控模型。
该模型将综合考虑电池内部化学反应、热传递、材料性能等因素，以揭示热失控过程中的关键参数和影响因素。
通过模型验证和仿真分析，可以为防控策略的制定提供有力支持。
本文将提出一系列有效的防控措施，旨在降低车用锂离子动力电池热失控的风险。
这些措施包括优化电池设计、提升电池材料性能、加强电池管理系统智能化等。
通过实施这些措施，有望为新能源汽车的安全运行提供有力保障。
本文的研究成果不仅对于提升车用锂离子动力电池的安全性具有重要意义，同时也为新能源汽车产业的可持续发展提供了有力支撑。
二、锂离子动力电池热失控诱发机理锂离子动力电池的热失控是一个复杂的过程，涉及电池内部的多个物理和化学变化。
理解这些变化及其相互作用对于预防和控制热失控至关重要。
热失控的诱发机理主要包括电池内部短路、电池滥用、外部热源、材料老化和制造缺陷等。
电池内部短路：电池内部短路是热失控最常见的诱发因素之一。
这可能是由于电池内部隔膜的损坏、锂枝晶的生长或电池内部的金属杂质等原因导致的。
2021年锂离子电池的过充安全保护技术研究
( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改2021年锂离子电池的过充安全保护技术研究Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process2021年锂离子电池的过充安全保护技术研究锂离子电池由于兼具高比能量和高比功率的显著优势，被认为是最具发展潜力的动力电池体系。
目前制约大容量锂离子动力电池应用的最主要障碍是电池的安全性，即电池在过充，短路、冲压、穿刺、振动、高温热冲击等滥用条件下，极易发生爆炸或燃烧等不安全行为。
其中，过充电是引发锂离子电池不安全行为的最危险因素之一。
锂离子电池的过充不安全行为主要来致于其所采用的有机溶液电解质。
由于有机溶剂不能象水溶液电池体系中的水那样实现可逆的分解一复合，因此对过充极为敏感。
当电池处于过充状态时，阴极脱锂电位随过充程度增加而迅速上升。
超出电解质的电化学稳定窗口后，有机电解质溶液在阴极表面发生不可逆的氧化分解，产生可燃性有机小分子气体并放出大量热，导致电池温度及内压的急剧上升，并引发一系列放热反应。
如当电池内部温度上升至120℃时，碳阳极表面钝化膜(即sEI膜)发生分解，失去钝化膜保护的高活性嵌锂碳电极与有机电解液之间发生剧烈反应，放出大量可燃性气体和热量，促使内压和温度进一步上升；当温度上升至200—230℃左右时，高度脱锂的氧化物阴极材料(如钴酸锂)又会发生剧烈的析氧分解，并释放大量热。
短时间内电池内部大量的热积累最终导致电池热失控，引起爆炸和燃烧等不安全行为。
为保证锂离子电池的过充安全性，单只电池及电池组在实际应用中均需配置专用保护电路进行充电管理。
锂离子动力电池化成及使用中出现自燃的机理分析及其解决办法
老化作用 ，使正负极短路 ；⑦容量不同电池混合使用 ，过放 电使容量 较小 电池反极 ，在正极上镀上锂形 成易燃易爆物质。
２ 解决方法
相碳微珠 （ ＭＢ 、碳纤维（Ｆ和石墨（） 成碳 负极 。这些物质在 ＭＣ ） Ｃ） ｃ 等组 常 态下物理化 学性质也很稳 定 ， 都含有还原性元素Ｃ， 充放电过 但 在 程 中温度升高则存在与正极 物质脱 出的氧气发生反应的可能性 。这也 是锂离子 电池发生燃烧的一大诱因。另外 ，一些碳 负极材料也可溶解 于 某些 电解 液中 ，其实质 是嵌入碳 负极 的锂 离子与有 机溶剂发生 反 应 ，如 锂离 子与 有机溶 剂Ｐ 的反应 ，反 应生 成热 且生 成易燃 气 体 Ｃ ｃＨ。因此 ，有机溶剂与碳负极不匹配可能使锂离子 电池化成时发生 ２．
池出现 冒烟 、气胀 、 自 燃等 恶劣现 象出现的原 因， 出了具体 的预 防和改进措施 ：通过机理型分析 出 提 现极 端情况 的原 因，消除人们对 锂 离子动力电池安全性 的疑虑 。 关 键 词 锂 离子 动 力 电池 化 成 自燃
锂 离子二次 电池由于其 高比能 量、平稳 的电压平 台、无记忆效
剂 中。聚丙烯物理 、化学性质要优 于聚乙烯 ，其熔点 高达 １５ ６ ℃，耐
磨耐腐 蚀性 好 。由以上 物理 、化学性质可知 ，锂离子 电池隔膜最有
现极端情况下 出现 的 自 燃现 象进行机理分析 。锂离子 电池所用材料 有数十种 ，其中正负极材料 、隔膜 、电解液等对电池性能影响较大 ， 这其中化成对 电池性能影响尤其关键 ，本文系统介绍不同材料对 电池 化成过程中的影响，并着重 罗列所用材料的性能及其对电池化成过程
应 、长寿命及对环境友好而备受关注 ，２ 世纪９ 年代初 ，随着锂离 Ｏ ０ 子 电池需求量的增大 ， 锂离子 电池 的产能逐 渐提高 ，其中动力锂离子 电池近年来的发 展迅猛 ，伴随着技术 的进步 ，许多生产工艺中的细节 逐渐被越来越 多的研 究重视 “ 。本文 着重系统对锂离子动力 电池 的出
动力锂离子电池安全问题及其解决方案
的产生 。 同时锰酸 锂 稳 固 的结 构 ，使 其氧 化 性能远 远低 于钻 酸 锂 ，分解 温 度超 过钴
酸 锂 １ Ｏ℃ ，即 使 由于 外 力 发 生 内部 短 ０ 路 （ 刺 ） 外部 短 路 、过 充 电时 ，也 完 针 、 全 能够 避 免 了 由于 析 出金 属 锂 引发 燃烧 、
过 。 磷 酸铁 锂 的可 逆 容 量 可 以达 到 １０ ６
ｍＡ ／。 ｈｇ
锰酸锂和磷酸铁锂的比较 ：就 目前的情
况看 ，锰酸 锂价 格较低 ，技 术较 成 熟 ， 已有
磷酸铁锂对 电解液的氧化能力低 ，具有
更 好 的安全性 ，可 以用来做 更 大的 电池 。表 １为 常 用 正极 材 料 的差 热 扫描 分 析 （ Ｃ） ＤＳ 数据 ，总放热量 越 高 ，其 热稳定 性越 差 。从 表 １中 可 以 看 出 ，磷 酸 铁 锂表 现 出很 好 的 热稳 定性 ，这是 由其 结构 所决定 的 。在磷 酸
多余 的锂 离子 游离 到 负极 形成 枝 晶 。钴酸 锂材 料 的理 论 比能 量是 超 过 每 克 ２ ０ｍＡｈ的 ，但 ７
为保 证其 循环性 能 ，实 际使用 容量 只 有理 论容 量 的一半 。在使 用过 程 中 ，由于某 种原 因 （ 如 管理 系统 损坏 ） 导致 电池充 电电压过 高 ，正 而 极 中剩余 的一部 分锂就 会脱 出 ，经 电解 液 到 负 极表面 以金 属锂 的形 式沉 积形成 枝 晶。 枝 晶刺
嘻
Ｙ￡ 。 垒 Ｌ
．
自 奎一
礓
为了保 障动力锂离子 电池使用的安全性 ，
电动汽 车 、 电动 自行车 用锂 离子 电池 的有 关标
准 中都 规定 了电池 安 全性能 的 条款 ，主 要测 试 项 目包括过放 电、过 充 电、短 路 、跌 落（ 振动 冲
动力锂离子电池的安全性控制策略及其试验验证
是 最 为理 想 的未来 交 通 工具 ，如混 合 动力车 （ｙ ｒ ｈ ｂｉ ｄ
ｅ ｃ ｉ ｖ ｈ ｌ，ＨＥ ， 纯 电动 汽 车 （ａ ｅｙｅ ｃｒ ｌ ｔｃ ｅｉｅ ｅ ｒ ｃ Ｖ） ｂｔ ｒ ｌ ｔｃ ｔ ｅ ｉ
ｖｈｃｅ Ｅ 和 燃 料 电 池 汽 车 （ ｅ ｃｌｖｈｃ ） ｅ ｉ ，Ｂ Ｖ） ｌ ｆ ｌ ｅ ｅｉ ｅ。 ｕ ｌ ｌ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｈ ｔｅ ｅｌｈｕ ｉｎｂ ｔ ｒ ａ ｎｅ ｅＥ ． Ｖ ａ ｄＰＨ Ｖ ｍａ ｋｔ ｅ ｅ ｄ ｎｉ ａｅｙ ａ ｄｌｅ ｓ ｒ ｃ ： ｅｈ ｒｈ ｔｉｍ． ａｔ ｙｃ ｎｅ ｔｒｈ Ｖ ＨＥ ｎ Ｅ ｒｅｓｄ ｐ ｎ ｓｏ ｓｓ ｆｔ， ｎ Ｉ ｉ Ｏ ｅ ｌ ｔ ｈ
ｏ ｒｅｆｒ ｔｉ ｉｍ ｉｎｂ ｔ ｔ ｓｉｖ ｈｃ ｌｒ ｐ ｌａｉｎ ．ｏ ｕ ｉ ｎｌｅｅ ｏｕｉｎｏ ｅｉ ｉｈ ｒｃ ｓ ｆｈ ｒ Ｉ ｆａｇ ｍａ ｈｕ ａｔ ｉ ｅ ｉｕａ ｐｉ ｔ ｓ ｆｃ ｓ ｇｏ ｈ ｖ ｌｔ ｆｈ ｓｇ ｔ ｏ ｅ ｓｏ ｌｅｍａ ｌ ｏ Ｉ ｔ ｏ ｅｅ ｎ ａ ｃ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ｐ ｒｎ ｗａ ．ｎｌｒ ｆｈ ｏ ｉｖ ｌｃｒｄ 。 ｅ ａｉ ｌｃｒｄ ， ｌｃｒｌｔ， ｅ ａａｏ ｎ ｕｒｎ ｏｌｃｏ，ｈ ａ ｔ ｎ ｕ ａ ｙ Ｉ ｍｓｏ ｅｐ ｓｔｅｅｅ ｔ ｅ ｎ ｇ ｔ ｅｅｅ ｔ ｅ ｅｅ ｔ ｙｅ ｓ ｐ ｒｔｒ ｄｃ ｒｅ Ｉ ｌ ｔｒｌｅｉ ｃｓｏ ｅ ｌ ｉ ｏ ｖ ｏ ｏ ａ ｃ ｅ ｍｐ
锂 离子电池的比能量高 、寿命 长、比功率大 和成 本低 将逐步取代 目 的镍氢 电池 ，作为 电动车 的主要 前
储能 系统 。但 目前人们普 遍关注锂离子 电池 的安全性 ，
使 得锂离子 电池在 电动车上的应用受 到质疑。车载动 力电池 的安全性 问题是 电动车制造商最 关注 的，因为
新能源汽车动力电池安全问题分析及解决对策
目前在新能源汽车核心技术攻关工程、电池技术突破研究领域中,我国已经研究开发出质量较轻、寿命较长、安全性较高、成本较低的电池。
为有效应对安全问题,本文根据新能源汽车动力电池的特点、安全问题发生规律等,完善了相应的安全管理模式、安全防控机制,从而有效保障电池使用和运行的安全性。
1新能源汽车动力电池安全问题分析1.1生产环节引发的安全问题新能源汽车动力电池生产环节的安全管控工作会直接影响电池的安全性,如果未能严格管控,未能借助合理的测试验证保障电池的安全性,则容易引发安全事故从而导致严重后果。
例如:我国制定的新能源汽车补贴政策周期为一年,和汽车厂商开发周期时间不匹配,尤其是在化学材料的应用过程中,体系改进的周期往往超出一年,而企业为了获得相应的补贴,很容易盲目地进行生产操作,缩短测试验证的时间,不能有效保障电池的安全性。
此外,部分企业为缩短产品开发周期,会采用物理改进措施,如缩小电池隔膜的厚度,增加活性材料的厚度,虽然这样能够提升电池比能量,但是电池的安全性降低,不利于其安全应用。
1.2使用过程的安全问题1)电池热失控。
近年来,我国新能源汽车产业发展迅速。
《2020年国务院政府工作报告》中指出,要强化新型基础设施、新型信息网络建设,增加5G 技术的应用渠道,合理建设相关的数据中心系统,增加充电桩和换电站数量,对新能源汽车进行推广,重点关注新消费需求,推动产业的转型升级发展。
目前新能源汽车普遍使用锂离子电池作为储能部件,其具有能量密度较高、使用寿命较长的优势,但美中不足的是存在安全隐患。
据调查,2016—2020年,由电池热失控引起的自燃现象时有发生,对道路和人身安全造成直接影响。
究其原因,动力电池因长时间使用,部件开始慢慢老化,电池的性能会有所降低,此情况下过充、过放都很容易引发热失控。
从原理层面而言,电池经长时间使用,内阻增高发热,当达到90~120℃时,SE I 膜会逐渐分解释放热量,温度再次增高,隔膜熔化关闭;超过150℃时,内部电解质分解,继续释放出热量;超过200℃时,正极材料分解,不仅会释放热量,还会释放气体,并呈现持续升温状态;超过300℃时,嵌锂态负极和电解液之间出现一定的反应,尤其是氧气剧烈反应,极易引发热失控现象。
提高锂离子动力电池安全性能的方法
（ Ａｒ ｍａ ｍｅ ｎ ｔ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ａｇ ｅ ｎ ｃ ｙ ， Ｎａ ｖ ａ ｌ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ， Ｂ ｅ ｑ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ７ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｔ ｏ ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｆ ￣ｖ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ．Ｔ ｈ ｅ
元件 ，Ｐ Ｔ Ｃ元 件 温 度 由于 欧 姆 阻抗 发 热而 急 剧 升 高 ， 导致 其 电阻 也迅 速 增 大 ，从 而 限 制 电流 并 使
ｌ 物理 方法
１ ． １安 全排 气 口
传 统 的 动 力 电池 （ 如 阀控 式 密 封 铅 酸 蓄 电池 、
其迅 速 减 小 到安 全 范 围 。Ｐ Ｔ Ｃ元件 通 常 安装 在 电 池 内部 ， 当 电池 内部 超 过 Ｉ 临界 温 度 以后 ，其 电 阻 变为 无 穷大 ，从 而 有 效 地 保 护 电池 。
池 安全性 。
关 键 词 ： 锂 离 子 动 力 电 池 安 全 性 电 池 管 理 系 统
中图分类 号 ：Ｔ Ｍ９ １ ２ ． ９
文 献标 识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ３ ． ４ ８ ６ ２（ ２ ０ １ ３ ）１ ２ — ０ ０ ２ ７ ． ０ ２
Ｍ ｅ ｔ ｈｏ ｄｓ ｔ ｏ Ｉ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈｅ Ｓａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｌｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ－ ｉ ｏ ｎ Ｂａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ
动力锂离子电池安全性研究进展
过充以及过放电情况或者是温度上升都会造成燃爆问题出现。
基于这一情况，应实时监测温度，以及出现异常上升情况原因，准确判断温度的变化趋势，保证电池组使用的安全性。
池残存容量预估锂离子动力电池对使用的充电器要求较高，因此电路的保护是十分重要的，其充电方式主要是恒流恒压，因此控制精度需要予以保证。
在大多数时间内需要电池提供剩余电量，供电时间信号也需要预估，保证控制器可以全面掌握电池状态，以此制定相应的控制策略，保证系统运行的稳定性。
在电池使用过程中，剩余电量会受到多种因素影响，这一过程中电池的放电电流、温度等均与参数数据具有重要联系，也会表现出较大的非线形特性。
力锂离子电池安全性材料影响分析极材料影响在锂离子电池组成中，正极材料在充电状态较高情况下会存在不稳定性，期间会逐渐分解并且释放相应的氧气，这一过程中会与有机电解液燃烧之后释放出反应热，正极材料中的活性物质电芯监控器电芯及电池模块外壳电源接口电池管理系统BMS高压接触器图1 汽车用动力锂离子电池智能制造与设计今 日 自 动 化Intelligent manufacturing and DesignAutomation Today2021.4 今日自动化 ｜ 672021年第4期2021 No.4重要原因。
在正极材料处理中主要使用的措施是核壳结构以及表面包覆、掺杂方式，提高电池使用安全性。
相关研究人员使用差示扫描量热法对正极材料中的粒径以及包覆等因素进行测试，分析其中的热稳定性。
在经过相应研究之后，认为使用大颗粒物质可以降低正极材料与电解液反应的热量。
使用合理化的包覆量可以降低正极材料反应的热量，反应起始温度也可以有效提高。
针对材料的掺杂，相关研究人员使用加速量热仪研究正极材料在50 ~250 ℃中的热行为，在实现掺杂之后，热反应开始温度由140 ℃逐渐提升到150 ℃，这一因素对电池安全具有决定性因素，其中产生的放热反应热量会低于没有掺杂的材料。
没有掺杂的材料反应绝热温升数值在61 ℃，反观掺杂材料只有41 ℃，对正极材料的稳定性具有积极作用。
车用锂离子动力电池实验报告
车用锂离子动力电池实验报告目录一、内容概述 (2)1. 实验目的 (3)2. 实验意义 (3)3. 实验范围与限制 (4)二、实验材料与设备 (5)1. 锂离子动力电池样品 (6)2. 电池测试设备 (6)3. 测试仪器 (7)4. 其他辅助材料 (8)三、实验方法 (9)1. 电池充放电测试 (10)2. 电池内阻测试 (11)3. 电池容量测试 (12)4. 电池安全性测试 (13)四、实验结果与讨论 (14)1. 实验数据汇总 (15)2. 结果分析与讨论 (16)五、实验总结与展望 (17)1. 实验成果总结 (18)2. 存在问题与不足 (19)3. 后续研究方向与展望 (20)一、内容概述本实验报告主要研究了车用锂离子动力电池的性能特点及其在不同条件下的应用表现。
通过一系列实验，我们深入探讨了锂离子动力电池的充放电性能、能量密度、功率密度、循环寿命以及安全性等方面的问题。
在实验过程中，我们首先对锂离子动力电池的构造和原理进行了详细的了解和分析，明确了其主要组成部分和工作原理。
我们设计了一系列实验方案，包括不同条件下锂离子动力电池的充放电测试、能量密度和功率密度测试、循环寿命测试以及安全性测试等。
通过对实验数据的分析和讨论，我们得出了以下主要锂离子动力电池具有高能量密度、高功率密度的优点，但同时也存在一定的安全风险；在适当的条件下，锂离子动力电池可以具有良好的循环寿命和稳定性；此外，我们还发现了一些影响锂离子动力电池性能的关键因素，如温度、充电速度、放电深度等。
本实验报告为进一步研究和优化车用锂离子动力电池的性能提供了重要的参考依据，同时也为实际应用中的电池管理和安全防护提供了有益的指导。
1. 实验目的本次实验旨在深入研究车用锂离子动力电池的性能特点，通过系统的实验测试和分析，探讨电池在不同工作条件下的性能表现，为改进电池设计、提高电池性能提供重要的实验数据和理论支持。
实验还将考察锂离子动力电池的安全性、可靠性和使用寿命等方面，为新能源汽车的研发和应用提供坚实的技术保障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Safety issues are often overlooked and replaced by fluke, so you need to learn safety knowledge frequently to remind yourself of safety.
（安全管理）
单位：___________________
姓名：___________________
日期：___________________
锂离子动力电池安全性及解决方
法(2021)
锂离子动力电池安全性及解决方法(2021)导语：不安全事件带来的危害，人人都懂，但在日常生活或者工作中却往往被忽视，被麻痹，侥幸心理代替，往往要等到确实发生了事故，造成了损失，才会回过头来警醒，所以需要经常学习安全知识来提醒自己注意安全。
在新能源汽车发展过程中，除价格高、续驶里程短和充换电基础设施不足外，动力安全性是消费者和专业人士关注的重点。
这个问题也影响到了动力电池比能量的提升。
“发展防短路、防过充、防热失控、防燃烧及不燃性电解液是应对动力电池安全性的关键。
”武汉大学艾新平教授在上海举行的第14届中国国际工业博览会新能源汽车产业发展高峰论坛上强调。
锂离子动力电池不安全行为的发生机制
艾新平分析指出，锂离子动力电池除了正常的充放电反应外，还存在很多潜在的放热副反应。
当电池温度或充电电压过高时，很容易引发这些放热副反应。
主要的过热副反应包括:1.SEI膜在温度高于130℃时分解，使电解液在裸露的高活性碳负极表面大量还原分解放热，导致电池温度升高。
这是引发电池热失控的根本原因。
2.充电态正极的热分解放热，及进一步由活性氧引发的电解液分
解，加剧了电池内部的热量积累，促进了热失控。
3.电解质的热分解导致电解液分解放热，加快了电池温升。
4.粘结剂与高活性负极的反应。
LixC6与PVDF反应的起始温度约为240℃，峰值290℃，反应热为1500J/g。
主要的过充副反应为，有机电解液氧化分解，产生有机小分子气体,导致电池内压增大，温度升高。
当放热副反应的产热速率高于动力电池的散热速率时，电池内压及温度急剧上升，进入无法控制的自加温状态，即热失控，导致电池燃烧。
电池越厚，容量越大，散热越慢，产热量越大，越容易引发安全问题。
锂离子动力电池不安全行为的引发因素
主要包括下述3种情况引起的短路:①隔膜表面导电粉尘、正负极错位、极片毛刺和电解液分布不均等工艺因素;②材料中金属杂质;③低温充电、大电流充电、负极性能衰减过快导致负极表面析锂，振动或碰撞等应用过程。
此外，还有大电流充电导致的局部过充，极片涂层、电液分布不均引起局部过充，正极性能衰减过快等过充因素。
锂离子动力电池安全技术的进展
电池安全设计制造、PTC限流装置、压力安全阀、热封闭隔膜及提高电池材料的热稳定性等常规方法，有其局限性，只能在一定程度上降低电池不安全行为的发生概率。
艾新平强调:要根本解决，需要研究防短路、防过充、防热失控、防燃烧及不燃性电解液的新技术，建立电池自激发安全保护机制。
1.防止电池内部短路。
陶瓷隔膜和负极热阻层等保护涂层。
2.防过充技术。
①氧化还原电对添加剂。
在电解液中加入一种氧化还原电对O/R，当电池过充时，R在正极上氧化成O,随之O扩散至负极又还原成R。
如此内部循环，使充电电势钳制在安全值，抑制电解液分解及其他电极反应发生。
二甲氧基苯衍生物具有稳定的电压钳制能力，但因溶解度低，钳制能力小于0.5C;电池自放电大。
还需在Shuttle分子结构方面进一步研究。
可逆过充保护不仅能解决电池的过充电问题，且有利于电池组中单体电池的容量平衡，降低对电池一致性的要求，还能延长电池使用寿命。
②电压敏感隔膜。
在隔膜部分微孔中填充一种电活性聚合物，在
正常充放电电压区间，隔膜呈绝缘态，只允许离子传导;当充电电压达到控制值时，聚合物被氧化掺杂成为电子导电态，在正负极间形成聚合物导电桥，使充电电流旁路，可避免电池过充。
3.防止热失控的技术。
①温度敏感电极(PTC电极)。
PTC材料在常温下，分散于聚合物基质中的导电炭黑接触良好，可形成良好的电子传输通道，有较高的电子导电性;当温度上升至复合物的居里转化温度时，聚合物基质膨胀，导电炭黑脱离接触，复合物电导急剧下降。
高温下，镶嵌在PTC电极集流体和电极活性物涂层之间的PTC涂层电阻急剧增大，可切断电流传输，终止电池反应，防止电池因热失控引发的安全问题。
例如，PTC钴酸锂(LiCoO2)电极，实验结果表明，在80~120℃高温下，表现出良好的自激发热阻断效果，能防止电池因过充和外部短路引发的安全问题。
但PTC电极对内部短路无能为力。
另外，聚合物PTC材料的温度响应特性还有待进一步优化。
②热封闭电极。
在电极或隔膜表面修饰一层纳米球状热熔性材料。
常温下，球状颗粒的堆积形成多孔，不影响离子的液相传输;当温度升
高至球体材料的融化温度时，球体融化成致密膜，切断离子传输，可终止电池反应。
③热固化电池。
在电解液中加入一种可以发生热聚合的单体。
当温度升高时发生聚合，使电解液固化，切断离子传输，使电池反应终止。
例如，实验表明，BMI电解液添加剂对电池充放电基本没有影响，高温下，BMI可抑制电池充放电。
4.防止电池燃烧的不燃性电解液。
有机磷酸酯具有高阻燃、对电解质盐较强溶解能力的特性。
例如，DMMP(二甲氧基甲基磷酸酯):低粘度(cP~1.75,25℃)，低熔点、高沸点(-50~181℃)，强阻燃
(P-content:25%)，锂盐溶解度高。
不过，阻燃溶剂在应用中存在下述问题:与负极匹配性较差，电池充放电库伦效率低。
因此，需要寻找匹配的成膜添加剂。
动力电池商用化中应注意的安全问题
对锂离子动力电池的安全性，艾新平认为，首先，由于正极材料的热分解只是热失控反应的一部分，因此从理论上看，磷酸铁锂电池>并非绝对安全，大容量电池装车时要慎重。
其次，由于电池检测的概率，通过安全性检测的动力电池不能证明是绝对安全的。
严格起见，应检测全充放循环一定周次后的电池;经
历低温充电后的电池;对电池模块和电池组进行安全测试。
还有，在电池使用过程中，整车厂商尽可能将动力电池的环境温度控制在20~45℃范围，这样既能有效提高电池使用寿命和可靠性，还能避免低温析锂造成的短路和高温热失控问题。
XX设计有限公司
Your Name Design Co., Ltd.。