提高锂离子电池的运行安全的一些方法..doc

提高锂离子电池的安全方法锂电池发热主要发生在大电流充电和大电流放电期间。由于制造工艺等原因，锂电池内部都存在一个“串联电阻”，电阻值都不大，而且跟电池的容量有关，容量越大，这个“串联电阻”越小，但都存在。锂电池发热主要就是由于这个“电阻”存在造成的，在大电流充电和大电流放电期间，“电阻”的发热量较大，如果电池的散热不好，就会感觉电池很热，合理控制充放电电流可以明显降低电池的发热量。对于锂电池来说，原来锂电池中的许多材料与水接触后，可发生剧烈的化学反应并释放出大量热能导致发热、燃烧现象。锂电池正极的二氧化锰，只沾一小滴水便可出现发热现象。锂电池中的氯化亚硫与水接触后，在生成盐酸和二氧化硫的同时释放热能，几种因素使锂电池成为生活中的“火种”。而对于手机电池之类的锂离子电池，由于循环充放电使用，电池内部发生微短路的可能性越来越大，不正确使用造成高温高压，使电解液分解，隔膜破损，而发生泄漏或燃烧的可能，因此人们在使用锂电池时一定要注意防水、防高温、防潮湿。各种主机停用后，应取下锂电池置于干燥、低温处妥善保管，以预防和避免因锂电池使用不当而引起家庭火灾事故的发生。另外，也要避免锐物刺穿锂电池。 ?使用锂电池,尽管时间很短,但经常会发现,电池已膨胀发热。这种情况很普遍。究其原因是超过电池内阻允许的过电流放电，使得电解液气化而引起的。因此应根据，不要使电流超过电池的允许值。如果有必要，也可以调整来抑制过大电流。严格遵守不使电池过放电，就不会产问题。但要注意，电容量为10C以上的电池，只能在瞬间以15C以上放电，绝对不能连续以这样大的电流放电。这是因为电池的内阻会产生过热，当一旦超过70时，电池内部的隔膜就会迅速老化。使之变成废物。使用10C以上大电流输出，除此之外，不要，过度的电功率好比运动员用兴奋剂一样有害。 ●由于应力过分集中（棱尖角使劲按压），使电池内的隔膜破损，着力点产生小洞，导致局部短路。●最初只有一个点发热，但因隔膜有热熔性质、随着继续发热，离子交换膜上的小孔慢慢扩大，两极短路的部分也随之扩大，最后导致整个电池发热。●由于内部的电解液是可燃的，因此电池被诱发着火。　　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。锂离子动力电池不安全行为的发生机制 　　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：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；材料中金属杂质；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。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。 　　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