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磷酸铁锂电池的安全性能研究.docx

磷酸铁锂电池的安全性能研究
电动车应用最基本的要求是保证安全。

电池的安全性归根到底体现的是温度问题。

任何安全性问题最终的结果就是温度升高直至失控,直至出现安全事故。

电池的安全性检测通常包括过充电、过放电、穿刺、挤压、跌落、加热、短路等,在这些情况下,会引起电池温度上升或部分区域温度过高,达到某一底限温度值,大量的热产生由于不能及时被消散引发一系列放热副反应,从而出现热失控。

热失控一旦被引发就完全不能停止,直到所有反应物被完全地消耗,在大多数情况下导致电池的破裂,随之伴有火焰和浓烟,有时甚至是电池的爆炸。

在锂电池当中,公认的以LiFePO4为正极材料的锂电池具有最好的安全性能。

主要是由于LiFePO4在高温条件下的氧保持能力好,即使在超过500℃的高温也不会失氧,比钴酸锂、锰酸锂及三元材料等药高得多。

但在滥用条件下,即使LiFePO4为正极的锂电池,也会出现安全性问题。

本文主要研究和分析不同的安全性检测条件对磷酸铁锂电池的安全性能检测结果的影响。

安全性问题最终的反映是热量累积或能量短时释放引起的温度迅速升高出现失控。

在电池滥用过程中,产生热的原因有以下几个方面:(1)负极SEI膜的分解;(2)负极与电解质的反应;(3)电解液的热分解;(4)电解液在正极的氧化反应;(5)正极的热分解;(6)负极的热分解;(7)隔膜的溶解以及引起的内部短路。

电池抵抗各种滥用的能力主要取决于产热和散热的相对速度。

当电池的散热速度低于产热速度时,它可能会遭受热失控。

1. 测试对象与设备
2. 试验
3. 结果与分析
3.1过充电
锂离子电池在充电时发生式(1)所示的反应,Li 不完全脱出,生成物为 LiFePO4和 FePO4。

LiFePO4—— LiFePO4+ FePO4+ Li +xe
电池过充时,Li+大量脱出,生成的 FePO4增多,引起较大的极化电阻和极化电势,使电池的电压快速升高;过多的锂脱出,极片上的粘结剂被破坏,使正极膏片从集流体上脱离,出现大面积掉膏,脱出的 Li 聚集在负极片上,形成点状白点;电池正极附近的高氧化氛围引起电解液氧化分解使过充电池剩余的电解液较少,电解液分解产生更多的热量和气体,使电池鼓胀加剧,爆炸的可能性加大;LiFePO4在过充时发生了不可逆分解,有氧气和含 Fe 的。

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