锂离子电池安全问题真的解决不了吗?

锂离子电池安全问题真的解决不了吗?

近年来，手机电池和笔记本电脑电池的燃烧和爆炸问题已经不那么令人担忧了。近日，三星GalaxyNote7发生电池起火爆炸，锂离子电池的安全性成为人们关注的焦点。

除了外部因素应用现状而言,锂离子电池的安全性重要取决于底层电化学系统和底层元素,如电极/细胞结构,规划和生产过程以及选择的电化学系统细胞是决定电池安全最基本的元素。作者将从几个不同的角度来分析锂离子电池的安全性。

热力学的观点:研究表明,不仅在阴极,阳极材料的外观还覆盖一层很薄的钝化膜,掩盖在电极的钝化膜功能方面的锂离子电池将攻击非常重要的影响力,和特殊的接口问题,只要在非水有机电解液体系不存在。这里我想强调的是，从费米能级的角度来看，现有的锂离子电池系统在热力学上并不稳定。其工作之所以能够顺利进行，是因为正极和负极表面的钝化膜是与正极和负极以及电解液之间的进一步反应动态隔离的。

因此，锂离子电池的安全性直接关系到阳极和阴极表面钝化膜的完整性和细度。

传热的角度来看:锂离子电池的不安全行为(包括充电和放电,快速充电和放电,短路,机械滥用条件和高温热冲击,等等)很容易引发危险的副反应在电池和热攻击,直接破坏钝化膜的外表面负极和正极。

电池温度上升到130℃时,负电极表面SEI膜差别,导致暴力复苏氧化反应的高度活跃锂碳负极电解液接触,和攻击的热量使电池进入一个高风险状态。当电池内部温度上升到200℃以上时，阳极表面钝化膜将阳极区分开出现氧气，并继续与电解液剧烈反应出现大量热量，形成较高的内部压力。当电池温度达到240℃以上时，锂碳正极与粘结剂发生强烈的放热反应。

可以看出，SEI膜对负极外观的损伤导致了高活性嵌锂负极与电解液之间强烈的放热反应，这是导致电池温度升高和电池热失控的直接原因。而正极数据放热的微分只是热失控反应的一部分，甚至不是最重要的因素。

磷酸铁锂(LFP)具有非常稳定的结构，通常不会发生热分化，但LFP电池还存在其他危险的副用途，因此LFP电池的安全性只是相对的。从以上分析可以看出，温度控制对锂离子电池安全具有重要意义。与小型3C电池相比，大功率电池由于电池结构、工作方式、环境等因素，散热更加困难。因此，大功率电池系统的热管理规划至关重要。

电极可燃性:锂离子电池使用的有机溶剂易燃，闪点过低。不安全行为引起的热失控容易点燃燃点低的可燃液体组分，导致电池焚烧。锂正极碳数据，间隙和正极碳也有可燃性。

锂燃烧的概率高于电池爆炸的概率，但电池爆炸必须伴有焚烧。另外，当电池破裂，外部环境空气湿度较高时，空气中的水和氧很容易与嵌有锂的碳负极发生剧烈反应，释放出大量热量，导致电池焚烧。电极数据的可燃性是锂离子电池与水二次电池的重要差别之一。