锂离子动力电池的安全性及解决方法

 

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，动力电池安全
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

11 月 8 日在上海举行的第 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，电池内亚及温度急剧上升，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