锂离子动力电池的安全性问题讲义.ppt

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提 纲
锂离子电池不安全行为的发生机制
锂离子电池不安全行为的引发因素
关于锂离子动力电池安全性的几点看法
提高锂离子动力电池安全性的新技术
锂离子动力电池的安全性问题
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锂离子电池不安全行为的发生机制
在锂离子电池中，除了正常的充电-放电反应外，还存在许多潜在的放热副反应。当电池温度过高或充电电压过高时，易被引发！
正常充电-放电反应
SEI膜
避免电解液在电极表面分解
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锂离子动力电池的安全性问题
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T>130℃
SEI膜分解
主要的过热副反应（1）
1、SEI膜分解导致电解液在裸露的高活性碳负极表面的还原分解
SEI膜的分解，导致电解液在电极表面的大量分解放热是导致电池温度升高，并引发电池热失控的根本原因！
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锂离子动力电池的安全性问题
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2、充电态正极的热分解
主要的过热副反应（2）
活性氧
引起电解液分解
贫锂态正极的热分解放热，以及进一步引发的电解液分解，加剧了电池内部的热量积累，促进了热失控的发生！
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锂离子动力电池的安全性问题
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主要的过热副反应（3）
3、电解质的热分解
电解质的热分解导致的电解液分解放热进一步加快了电池的温升！
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锂离子动力电池的安全性问题
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4、粘结剂与高活性负极的反应
主要的过热副反应（4）
文献报道LixC6与PVDF的反应温度约从240℃开始，峰值出现在290℃，反应热可达1500J/g。
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锂离子动力电池的安全性问题
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SEI膜分解
镍基
正极分解
Li/溶剂
LiC6/溶剂
溶剂
热分解
锰基
正极分解
LiC6/粘结剂
Li/粘结剂
放热副反应总结
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锂离子动力电池的安全性问题
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主要的过充副反应
水溶液电池体系：
有机电解液电池体系：
有机电解
液氧化分解
有机小分
子气体＋Q
内压增大
温度升高
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锂离子动力电池的安全性问题
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短路、过充等
LixC6与电解液反应（SEI分解）+Q
正极分解+溶剂催化分解+Q
LiPF6分解+溶剂热分解+Q
LixC6与PVDF反应+Q
热失控
电池爆炸、燃烧
热失控是导致电池发生不安全行为的根本原因，但是否发生与电池的产热速率、产热量、热传导速度、环境温度与湿度等密切相关，因此，电池安全性是一个几率问题！
不安全行为发生机制
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锂离子动力电池的安全性问题
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锂离子电池不安全行为的引发因素
短 路
过 充
电池
温升
放热
副反应
工艺
因素
材料
因素
应用
过程
隔膜表面导电粉尘
正负极错位
极片毛刺
电解液分布不均等
材料中金属杂质
负极表面析锂
低温充电
大电流充电
负极性能衰减过快
震动、跌落、碰撞等
大电流充电导致的局部过充
极片涂层、电液分布不均引起的局部过充
正极性能衰减过快等
相对来说，工艺及材料因素引起的短路容易避免，但应用过程中造成的短路和局部过充无法限制，因此纯粹的工艺控制无法保障电池安全性
可参见王秉刚主任博客：

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锂离子动力电池的安全性问题
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