1.SEI膜分解，电解液放 热副反应固态电解质膜实在 锂离子电池初次循环过程中 形成，合理的SEI膜存在， 能够保护负极活性物质，不 跟电解液发生反应。
2.当电池内部温度达到 130℃左右时，SEI膜就会 分解，导致负极完全裸露， 电解液在电极表面大量分解 放热，导致电池内部温度迅 速升高。
热失控问题
电池达到较高的输出电压； 2）锂元素含量高，材料堆积密度高，使得锂
离子电池具有较高的能量密度； 3）化学反应过程中的结构稳定性要好，使得
锂离子电池具有长循环寿命； 4）电导率要高，使得锂离子电池具有良好的
充放电倍率性能； 5ຫໍສະໝຸດ 化学稳定性和热稳定性要好，不易分解和
发热，使得锂离子电池具有良好的安全性； 6）价格便宜，使得锂离子电池的成本足够低； 7）制造工艺相对简单，便于大规模生产； 8）对环境的污染低，易于回收利用。
• （ ２）发热及热控制对锂离子电池的安全使用十
分重要。所以，电池管理系统必须考虑可逆及不 可逆 发热。电池内阻导致不可逆发热，而正极还 原反应 及负极产热造成可逆发热。各种锂离子电 池材料不 同，其可逆热效应差别明显：５％～４ ０％充电状态的 ＬｉＣｏＯ２ 电池的可逆热是不 可逆热的７倍，充放电之 间的产热率差异为１.４ ｋＷ。对于２％～９５％充电状 态的ＬｉＦｅＰ Ｏ４ 电池来说，这一数值只有约50w
须安全可靠。
系统硬件：需采用合适的电子控制手段来防止电 池组的过充、过放及过热问题，包括用电子均衡 来防 止电池组之间不均衡充电态。电器硬件对 系统安全 性十分重要，保险丝为系统大电流放 电提供保护，而 接触器可减少外部短路。为满 足安全性的要求，系统 硬件还需要考虑机械控 制方面的问题。电池必须配 备结构保护装置及 热管理系统（如通风等）来阻止工 作过程或周 围环境对电池造成的过热现象。大容量 电池模 块往往通过小型电池的密集组装实现，因此在 高电压或大容量使用时需要考虑到小型电池的比 能 量和热行为特性。往往电池组中个别单体的 失效会 影响整个系统的工作。一般采用通风冷 却的方式对 电池组进行热管理，也有使用相变
锂离子电池在储能领域的应用
随着能源的枯竭，新能源必然成 为未来能源的趋势。然而，众所 周知，风能和太阳能在使用过程 中存在不连续、不稳定性，需要 经过储能系统稳定后再入网，同 时采用离网发电模式的风力发电 机组，储能系统也是非常重要的。
智能电网就是电网的智能化（智电电力），也被 称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向 通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、 先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决 策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、 经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主 要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、 提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种 不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的 优化高效运行。
钟上升约１００℃
锂离子电池在滥用条 件下可能发生的放热反应
① ＳＥＩ分解阻止负极板与溶剂发生反应。温度 超过９０℃时ＳＥＩ 分解产热。
② 嵌入负极的锂与电解质混合物的反应。温度 超过１２０℃时会发生 这个反应，固体电解质更容易反 应。
③ 电极中的含氟粘结剂，如ＰＶＤＦ等，与负极嵌 锂碳材料的放热反 应。
• 对于锂电池系列，由于电解液
为有机溶剂体系，因而需要有 耐有机溶剂的隔膜材料，一般 采用高强度薄膜化的聚烯烃多 孔膜。。
隔膜：从目前和今后一段时间来看，还是以聚 烯烃的材料为主，这里面无论是聚丙烯还是聚 乙烯，在动力电池都会有应用。有可能是这么 样一个发展的趋势，针对着能量密度高的这样 一个发展的趋势和要求，聚烯烃的隔膜是研发 的一个热点和产业化的一个热点。
ESI膜的形成对锂离子电池非常重要，当充电电流过大或电池过充时，锂 会在负极形成沉淀“锂枝晶”从而造成短路。
隔膜
• 隔膜的性能决定了电池的界面
结构、内阻等，直接影响电池 的容量、循环以及安全性能等 特性，
• 隔膜的主要作用是使电池的正、
负极分隔开来，防止两极接触 而短路，此外还具有能使电解 质离子通过的功能。隔膜材质 是不导电的，
电解液
锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。
电解液在锂电池正、负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得 高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂 盐、必要的添加剂等原料
溶质：常采用锂盐,如高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼 酸锂(LiBF4).
• 锂离子电池的危险性主要来源于以下几个方面：
• （ １）电池温度升高造成有机溶剂和电极表面的
反应， 特别是当固体－电解质界面（ＳＥＩ）混 乱时，反应更加剧 烈。ＳＥＩ是指电解液和 Ｌｉ ｘＣｏＯ２ 电极之间的接触 面，由电池初次充电 产生的不溶性产物组成。当电 池温度达到７０～ １００ ℃时，界面不稳定并发生热分 解。
锂离子电池的历史
锂离子电池的电化学反应式
锂离子电池的优缺点
为什么是锂离子电池
体 积 比 能 量
质量比能量
锂离子电池的主要结构
锂离子电池由五大部分组成 一、正极材料 二、负极材料 三、隔膜 四、电解质 五、电池壳体
正极材料
正极材料的选择，主要基于以下几个因素考虑： 1）具有较高的氧化还原反应电位，使锂离子
ESI膜
在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在 固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝 化层。形成的层钝化膜能有效地阻止溶剂分子的通过,但Li+ 却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,具有固体电解质的 特征,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”( solid electrolyte interface) ,简称SEI.
溶剂：锂离子电池常采用有机溶剂,如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、 二乙基碳酸酯等.有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构,导致其剥脱,并在 其表面形成固体电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)导致电极钝 化.有机溶剂还带来易燃、易爆等安全性问题.
目前锂离子电池主要是用液态电解质，其溶剂为无 水有机物如EC(ethyl carbonate) 、PC (propylenecarbonate)、DMC(dimethyl carbonate)、 DEC(diethyl carbonate)，多数采用混合溶剂，如 EC2DMC 和PC2DMC 等。
目前世界上的能源状况
石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。天然 气储备估计在131800~152900兆立方米。年 开采量维持在2300兆立方米，将在57~65年 内枯竭。煤的储量约为5600亿吨。1995年煤 炭开采量为33亿吨，可以供应169年。铀的 年开采量为每年6万吨，根据1993年世界能 源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期。
锂离子电池的热失控包括３个阶段：
（ １）９０ ℃时开始阳极反应，这一阶段是 反应速率决定步骤。 当温度升至１２０ ℃时， ＳＥＩ层开始分解，导致锂碳负 极电解液的减
少。
（ ２）当温度超过１４０℃时，热失控 第二 阶段开始，正极发生放热反应，氧气快速产生。
（ ３）当温度超过１８０℃时，正极分解，电 解液氧化。此 阶段是快速放热过程，温度每分
5）首次不可逆放电比容量较小； 6）与电解质溶剂相容性好； 7）资源丰富、价格低廉； 8）安全性好； 9）环境友好。
正极材料：里边还是以三元材料为主，尤其是以高镍的三元材料为主。 负极材料：现在应用多的还是石墨类的材料，像人造石墨、天然石墨等等。
正极材料的热分解 随着电池内部温度的进一步上升，正极的活性物质发生分解，这一反应
导电盐有L iClO4、LiPF6、LiBF6、LiA sF6 和 LiOSO2CF3,它们导电率大小依次为LiAsF6> LiPF6> LiClO4>LiBF6> LiOSO 2CF3。LiClO4因具有较高的氧 化性容易出现爆炸等安全性问题，一般只局限于实验研 究中。
LiAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好，但含有 有毒的As，使用受到限制。
材料的报道。
负极材料
• ，锂离子电池负极材料的选择应主要考虑以 • 下几个条件：
1）应为层状或隧道结构，以利于锂离
• 子的脱嵌；
2）在锂离子脱嵌时无结构上的变化，
• 具有良好的充放电可逆性和循环寿命；
3）锂离子在其中应尽可能多的嵌入和
• 脱出，以使电极具有较高的可逆容量；
4）氧化还原反应的电位要低，与正极
• 材料配合，使电池具有较高的输出电压；
3、电池材料的热稳定性。锂离子电池安全性能的另一个更重要的方面即是其热稳定性。在一 些滥用状态下，如高温、过充电、针刺穿透以及挤压等情况下，导致电极和有机电解液的强烈相 互作用，如有机电解液的剧烈氧化、还原或正极分解产生的氧气进一步与有机电解液反应等，这 些反应产生的大量热量如不能及时散失到周围环境中，必将导致热失控的产生，最终导致电池的 燃烧、爆炸
锂离子电池的原理及安全探究
从原理上看锂离子电池的安全
锂离子电池的市场及发展状况
从2010年到2014年，智能手机以及平板电 脑、电动汽车等新兴市场的崛起，推动了锂 离子电池市场的快速发展和市场普及。 2015年得益于新能源汽车产业，动力电池 占比已经上升到28.26%，成为锂离子电池 重要组成部分。 全球锂离子电池产业发展呈现四大特点：一 是动力电池驱动效应显现；二是产业发展重 心进一步向中国转移；三是技术创新步伐逐 步加快；四是产业整合力度持续加强。各国 发展态势不一，日本增速开始回暖，韩国增 速明显下滑，中国保持稳健增长势头。
④ 温度超过２００℃时，电解质的热分解。 ⑤ 氧化状态的正极发生热分解产生的氧气，与 电解质发生反应。 ⑥ 过充条件下，负极沉积的金属锂与电解质的 反应。
⑦ 电池放电时放热。