影响锂离子电池安全性 的内部因素(1)
• 材料:
– – – – 正极材料: LiCoO2的热稳定性及其与电解 液反应活性 负极材料的稳定性及配比 电解液的组成 隔膜的选择
材料体系影响整个电池的过充和热稳定性
影响锂离子电池安全性 的内部因素(2)
• 电池结构
– 结构设计的合理性
• 工艺
– 电池制作的过程控制: 极片毛刺, 极粉脱落, 卷绕对位. – 不良电池的筛选 内短路: 微短路, 结构性内短路
3.2 3 0 100 200 300 400 500 600 700
锂电池安全性
• 由于能量密度较高, 锂电较容易发生安全 性事故. • 在使用锂电过程中, 除要求电芯本身要安 全可靠外, 成品电池要有保护线路板.
国际上有关锂电池爆炸的报道
2004年全球共有一百二十万电池和电池组被招回 年全球共有一百二十万电池和电池组被招回
微短路和内短路电芯的筛除
• 自放电严重的电芯有安全隐患
• 半荷电电芯, 正常情况下, 开路电压大约1个月
压降为15-20mV, 2 个月的压降为25-35mV, 半年压降为50-60mV.
• 通过严格存储条件, 可把有微短路和内短路隐患的 电芯筛除.
如何防范电池出现安全问题(2)
• 针对外短路, 过充，和热稳定性主要从电 池的材料体系来解决
影响锂离子电池安全性 的外部因素
• 过充电(电压) • 外短路 • 过温: 150度 30 分钟 以上几种情况均有可能导致电池发生 安全性事故
பைடு நூலகம்
如何防范电池出现安全问题(1)
• 针对电池的内短路主要从以下几个方面 解决
– – – – 电池结构设计优化 在关键工序使用自动化设备和改善工夹具 通过严格存储条件筛除微短路和内短路电芯 同时材料体系的稳定性也有助于安全性的改 善.
微短路
• 主要由正负极片上微粉或凸点刺穿隔膜, 引起 电芯内部短路造成. • 轻微的将造成自放电率高 • 严重的将造成电池爆炸
极粉刺穿隔膜造成电池爆炸
极粉内短路
• 内层负极片掉粉刺穿隔膜, 造成电芯鼓胀
电芯内部短路
• 主要由于电芯极耳过长, 与极片或与壳体 接触造成短路. • 或极耳压迫卷芯, 导致正负极短路. • 引起电芯发烫, 严重时会导致爆炸.
不同倍率电池放电性能
4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 0 100 200 300 400 500 600 700
1C放电 0.5C放电 0.2C放电
不同倍率放电容量相近
不同温度下的电池放电特性
4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4
1C at 55oC 1C at 25oC 0.5C at -20oC
锂离子电池的工作原理 及安全性
20110930
目录
• 锂离子电池的工作原理及组成 • 锂离子电池的性能及测试
• 影响锂离子电池安全性的因素 • 改善电池安全性的措施和方法
18650 电池示意图
安全阀 隔膜 负极 电解液 正极
锂离子电池的工作原理
Li+ + 6C + e
LiC6
LiMO2
MO2 + Li+ + e
• 选择安全性和稳定性较好的正负极材料 • 对比表面较大的材料采取二次处理的方式, 以 降低正负极材料的反应活性. • 其好处是明显的
电解液的添加剂
• 改善电池的稳定性: 提高电池的循环性和 存储性 • 改善电池的过充安全性 • 提高电芯的高，低温性能.
小结
• 锂离子电池是高能量, 长寿命的移动能源. 但有 一定安全隐患. • 评价锂离子电池优主要从三个方面:安全性, 稳 定性, 和体积容量. , . • 锂离子电池性能取决与材料, 设计和工艺控制 • 锂离子电池的安全性问题是一个综合性问题,要 从电池材料体系，结构设计和工艺控制等方面 着手解决.
锂电制作的一般流程
配浆 涂布 辊压
化成
注液
装配
检测
出货
如何评价锂离子电池
• 安全性: 短路, 过充, 热冲击 • 稳定性: 循环和存储 • 容量: 电池的重量能量比和体积能量比
锂离子电池的测试
• 安全性: 外短路, 针刺, 过充, 热冲击. • 稳定性: 循环500 次和存储性能. • 电化学性能: 容量, 不同倍率电流放电性 能，高低温放电等. • 可靠性测试: 振动, 撞击, 跌落, 挤压.
– 正负极材料的的选择和处理 – 电解液组成及添加剂 提高电池本身稳定性和安全性.
过充安全性
• 主要与电芯正极材料有关. LiCoO2 在 >4.2V 时, 结构不稳定并放出氧气. • 同时电解液在>4.2V 时分解, 与LiCoO2反 应产生大量热. • 导致电芯内压急剧升高发生爆炸.
正负极材料的选择和二次处理