简述锂离子电池安全性的问题

热力学的视点：研讨已经证明，不只仅是在负极，正极资料的外表也掩盖一层很薄钝化膜，掩盖在正负极外表的钝化膜对锂离子电池各方面功能均会发作十分重要的影响，并且这个特别的界面问题只要在非水有机电解液体系才存在。笔者这儿要着重的是，从费米能级的视点而言，现有的锂离子电池体系在热力学上是不安稳的，它之所以能够安稳工作是由于正极和负极外表的钝化膜在动力学上隔绝了正负极与电解液的进一步反响。

因此，锂电的安全性与正负极外表的钝化膜的完整和细密程度直接相关，认识这个问题对了解锂电的安全性问题将是至关重要的。

热传递视点：锂离子电池的不安全行为（包含电池在过充过放、快速充放电、短路、机械滥用条件和高温热冲击等状况）容易触发电池内部的危险性副反响而发作热量，直接破坏负极和正极外表的钝化膜。

当电芯温度上升到130℃以后，负极外表的SEI膜分化，导致高活性锂碳负极露出于电解液中发作剧烈的氧化恢复反响，发作的热量使电池进入高危状态。当电池内部部分温度升高到200℃以上时，正极外表钝化膜分化正极发作析氧，并继续同电解液发作剧烈反响发作大量的热量并构成高内压。当电池温度到达240℃以上时，还伴随锂炭负极同粘结剂的剧烈放热反响。

可见，负极外表SEI膜的破损然后导致高活性嵌锂负极与电解液的剧烈放热反响，是导致电池温度升高从而引发电池热失控的直接原因。而正极资料的分化放热仅仅热失控反响其中的一个环节，乃至都不是最首要的要素。

磷酸铁锂（LFP）结构十分安稳通常状态下不发作热分化，可是其它危险性副反响在LFP电池中仍然存在，因此LFP电池的安全性仅仅相对意义上的。从以上剖析咱们能够看到，温度控制对锂电安全性的重要意义。相关于3C小电池而言，大型动力锂电池由于电芯结构、工作方式和环境等多方面的要素导致散热愈加困难，因此大型动力锂电池体系的热管理规划至关重要。

电极资料的可燃性：锂电选用的有机溶剂都具有易燃性并且闪点过低，不安全行为导致的热失控很容易点燃低闪点的可燃性液体组分而导致电池焚烧。锂电负极碳资料、隔阂和正极导电碳也具有可燃性。

锂电发作焚烧的几率高于电池爆破的几率，但电池爆破必定伴随着焚烧。此外，当电池开裂并且外界环境的空气湿度较高时，空气中的水分和氧气极易与嵌锂的碳负极发作剧烈的化学反响放出大量的热从而引起电池的焚烧。电极资料的易燃性是锂离子电池相关于水系二次电池的一大不同之处。

过充与金属锂的相关问题：任何一种商品化的二次电池，都需求有用的防过充办法来保证电池到达彻底充电态，并且防止不适当的过充带来的安全性问题。锂电过充将会导致多方面的严重后果，比方正极资料的晶体结构受到破坏而恶化循环寿数、加剧电解液在正极外表的氧化而引发热失控、以及负极析锂而引发短路/热失控等安全性问题。

所以，防止过充对锂电的安全运用极其重要。跟水系二次电池不同的是，控制充电电压是锂离子电池唯一的防过充维护办法。锂电充电电压变化首要来自正极资料在挨近彻底脱锂态时引起，而很难检测石墨负极充电过程的完结程度（由于其嵌锂电位十分挨近金属锂），为了绕开负极电压监测的困难，锂离子电池一般选用正极限容的规划。