锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

随着民用锂离子电池的迅速普及和未来电动汽车的大规模应用，电池安全问题日益突出。有机电解质是极易燃的物质。电池过热、过度充电和放电可能会导致电解液燃烧，甚至导致电池爆炸。因此，在设计电池时必须考虑电池过度充电问题，并应采取适当措施防止电池过度充电。

过度充电不仅会在锂离子电池的正负极和电解液中引起一系列副反应，导致活性材料和电解液消耗的损失，导致电池容量的损失，更容易引发安全问题。在充电和使用过程中，电池内部温度会显著升高。电池的过充和过放电会造成电解液的剧烈分解，同时伴随着大量热量和气体的产生，电池内部的温度和压力会升高。因此，电池的安全防护主要从电池电压、内部温度和内部气压三个方面考虑。从电解液的角度来看，采取的安全措施可分为两个方面：电解液内部和电解液外部。目前，商用锂离子电池除电解液外，一般都采取了安全防护措施，包括以下几个方面。

① 防爆阀。当电池内部压力异常升高时，防爆阀变形并切断电池内部用于连接的导线，电池停止充电。

② 带自动关闭机构的隔膜。液体锂离子电池的聚合物隔膜通常是多孔膜。

在正常情况下，离子可以自由通过这些微孔，以实现正负电极之间的电荷交换。但当电池内部温度升高到某一阈值时，聚合物膜将熔化，微孔将自行关闭，堵塞用作传输通道的微孔，从而终止充电过程，避免了电池内部温度过高可能导致的安全问题。当然，电池的使用寿命也将结束。在这方面，有一些聚合物材料可供选择。例如，聚丙烯的熔点为155°C，聚乙烯的熔点为130°C。

③ 正温度系数（PTC）部件。这是一种综合考虑电池内部温度和压力，在电池中安装PTC元件，实现电池自动保护功能的方法。基本原理是：在充电过程中，当电池内部温度升高时，PTC元件将输出更高的电阻，打开通风口，释放电池中的气体和/或分压电池压力，使电池本身无法继续充电（即，电池正负极之间的电压仍然是安全电压）。

④ 电子电路。对于电池组（在某些特殊情况下甚至是单电池锂离子电池），在电池外部安装了特殊的电子电路，以防止电池过度充电和过度放电，和/或实现其他管理功能。如果电池的温度和/或压力传感器进一步与控制电池充电和放电电压的电子电路连接，则可以更全面地实现电池的安全保护功能。当然，这无疑会增加电池的制造成本，降低电池组的比能量。

⑤ 电极材料添加剂。当Li2CO3与正极材料混合时，当发生过充电时，添加剂Li2CO3分解，释放CO2，并增加电池的内部压力。这种内部压力会激活预先放置在电池顶部的通风口，释放电池内部的压力并切断充电电路。在电池的正常使用中，添加剂不会显著影响电流。加拿大Moli Energy公司向石墨/Li2CO3电池中添加了2质量%的联苯作为过充电保护剂。联苯分解产生的固体产物沉积在正极表面，这增加了电池的内阻，降低了电池的快速充电能力。这些方法可以被视为物理方法和化学添加剂方法的组合，以防止电池过度充电。

显然，上述电池的物理安全保护方法都是被动的，也就是说，这些安全保护措施通常只有在电池中出现不安全因素后才会发挥作用。因此，与电解质添加剂相比，从电池材料，尤其是电解质以外的电池材料采取的上述安全措施的可靠性相对较低。