| 電池設(shè)計對安全性的影響如下： （1）電池能量密度很高，如果發(fā)生熱失控反映，放出很高的熱量容易導(dǎo)致不安全行為發(fā)生； （2）鋰離子電池由于采用有機電解質(zhì)體系，有機溶劑是碳?xì)浠衔铮?/span>4.6V左右易發(fā)生氧化，并且溶劑易燃，若出現(xiàn)泄漏等情況，會引起電池著火，甚至燃燒、爆炸； （3）鋰離子電池過沖電反應(yīng)會是正極材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而使材料具有很強的氧化作用，使電解液中溶劑發(fā)生強烈氧化，并且這種作用是不可逆的，反應(yīng)引發(fā)的熱量如果積累會存在引發(fā)熱失控的危險。 2.1時效性原則 鋰離子動力電池容量較大，風(fēng)險隨容量的增加也成倍增加，為此需要電池設(shè)計時考慮電池后期活性物質(zhì)的匹配性。隨著循環(huán)進(jìn)行，電池容量逐步降低、內(nèi)阻增大，正極相對負(fù)極而言，有較大的結(jié)構(gòu)變化；同時負(fù)極表面SEI膜增厚，在循環(huán)末期，有鋰和鋰的化合物沉積。 正是這些變化導(dǎo)致隨著循環(huán)進(jìn)行，電池常規(guī)性能衰退和外形發(fā)生變化。隨著循環(huán)的進(jìn)行，鋰的脫出與嵌入會引起顆粒的體積變化，產(chǎn)生晶格內(nèi)應(yīng)力，安全性變得越差。往往新電池能通過安全性試驗，但使用中后期的電池不一定再能通過安全性試驗，因為在使用過程中正、負(fù)極等活性物質(zhì)不匹配，在使用后期中會析出金屬鋰，金屬鋰異?；顫?，極易與很多無機物和有機物反應(yīng)，因此在電化學(xué)循環(huán)中，鋰表面的不均勻性易造成金屬鋰的不均勻沉積，行程鋰枝晶，引發(fā)安全問題。要獲得可靠性與安全性好的鋰離子動力電池，設(shè)計時必須考慮時效性，尤其應(yīng)考慮電池在使用后期的安全性。 2.2可靠性原則 電池的使用環(huán)境千差萬別，不同的電池有不同的使用環(huán)境要求，甚至相同的電池使用環(huán)境也有天壤之別，更要關(guān)注的是電池在誤用或濫用條件下如何保證安全，長期循環(huán)的鋰離子電池的耐熱擾動及耐濫用能力變差。為避免電池在濫用時由于電池內(nèi)特定的能量輸入導(dǎo)致組成物質(zhì)物理或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，需對不同結(jié)構(gòu)的電池采用針對性設(shè)計。 對于圓柱形電池，PTC常作為過流保護(hù)元件。由于電池內(nèi)部具有置于正子與電極卷之間的限流裝置PTC，電池過充時當(dāng)電解液發(fā)生分解、電池溫度迅速上升時，該裝置開始作用并切斷電流。 而對于方形鋁殼電池內(nèi)部沒有限流裝置、并且由于鋁比較軟、易變形，只能靠電池外部裝置保證安全；采取鋁塑包裝膜制作的鋰離子電池，盡管電池內(nèi)部也沒有限流裝置，但是周密的設(shè)計加上電池外安全裝置使電池更安全，尤其對于蜂窩使用的情況，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在聚合物電池制造商普及。 對于圓柱和方形鋼殼結(jié)構(gòu)的鋰離子電池，具有安全設(shè)計的頂部泄氣閥結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體時，氣體使安全機構(gòu)啟動。除此功能外，還可以降低電池的溫度以消除電池?zé)崾Э?。而對于鋁塑包裝膜電池，由于外包裝是軟性的鋁塑膜，電池內(nèi)部沒有保護(hù)裝置，因此對電池的設(shè)計要求苛刻。但是與圓柱鋼殼電池相比，當(dāng)發(fā)生誤用與濫用使隨著化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體逐步增大時，會將包裝膜鼓脹或?qū)X膜焊封位置鼓破而泄壓，從而保證了電池安全。 2.3安全保護(hù)電路 鋰離子電池在實際應(yīng)用中為了提高安全性，需要保護(hù)電路以防止過充或過放，并防止電池性能劣化。保護(hù)電路是由保護(hù)IC及兩只功率MOSFET管所構(gòu)成，其中保護(hù)IC檢視電池電壓，當(dāng)有過充電及過放電狀態(tài)時切換到外置的功率MOSFET管來保護(hù)電池，也有采用其他保護(hù)結(jié)構(gòu)。 鋰離子蓄電池經(jīng)過近年來的發(fā)展，取得了長足的進(jìn)步，鋰離子動力電池已經(jīng)在市場上出現(xiàn)。目前尚處于發(fā)展階段，正加以改進(jìn)以期適用于工業(yè)環(huán)境中的高倍率充放電循環(huán)、高低溫條件、惡劣的環(huán)境和低維護(hù)。隨著電池體系、電池材料等安全性問題的深入研究，需從設(shè)計、生產(chǎn)、使用方的共同努力解決鋰離子電池安全性，避免不安全因素的發(fā)生，促進(jìn)鋰離子動力電池的健康發(fā)展。 咨詢： | 
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