18650型锂离子电池材料热危险性分析及安全设计文献综述
2020-06-26 19:49:57
锂离子电池由于具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小、无记忆性等优点,已经在笔记本电脑、手机、照相机、摄像机等小型电子设备中得到广泛应用,同时在电动自行车、观光电瓶车、电动汽车和混合动力汽车等交通工具上展现出了广阔的应用前景#172;[1]。
然而,正是由于锂离子电池能量密度大,当滥用或者受外界环境因素影响时,锂离子电池可能会出现泄漏、放气、冒烟等现象,严重时可能发生燃烧、爆炸。
近年来关于锂离子电池引发的火灾甚至爆炸的报道已经屡见不鲜,如2005年11月,某数码相机厂家紧急召回EN-EL3锂离子电池,原因是有四位顾客遇到电池爆炸、过热和熔化问题[2]。
美国联合包裹服务公司运营的一家波音747-400型货机2010年9月3日在迪拜起飞后不久坠毁,美国联邦航空局发布安全指导意见承认失事客机载有大量锂离子电池,锂离子电池在空运过程中可能因过热起火,并建议各航空运营商采取措施规避这一风险[3]。
所以,锂离子电池的安全问题引起了人们的普遍关注[4]。
目前,国内外已针对锂离子电池的安全问题进行了广泛研究,如刘崇刚等[5~7]分析了锂离子电池在过充电、高温、短路、针刺等滥用条件下存在的安全问题。
李贺等[8~10]研究了内部短路及热滥用对锂离子电池安全性的影响,胡杨等[11~12]对18650型锂离子电池及聚合物锂离子电池的温升及安全性进行了研究,王青松等[13~14]分析了锂离子电池材料及相互反应的产热特性,测试了电池内部主要产热过程。
Steven[15]对于航空器的锂离子电池及聚合物锂离子的可燃性及其在火灾中的行为反应进行了研究。
Mohammadian等[16]研究了采用微通道技术提高多孔电极的湿润性来防止锂离子电池热失控。
电池的安全性能与温度密切相关,当电池温度升高时,电池内部将发生一系列放热反应,可能的放热反应有: (1)负极与电解质的反应; (2)电解液的热分解; (3)电解液在正极的氧化反应; (4)正极的热分解; (5)负极的热分解。