武汉大学艾新平：锂离子动力电池的安全性及解决方法
2012-11-14 10:06
夜隼008
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在新能源汽车发展过程中，除价格高、续驶里程短和充换电基础设施不足外，动力电池安全性是消费者和专业人士关注的重点。这个问题也影响到了动力电池比能量的提升。
“发展防短路、防过充、防热失控、防燃烧及不燃性电解液是应对动力电池安全性的关键。”武汉大学艾新平教授近日在上海举行的第14届中国国际工业博览会新能源汽车产业发展高峰论坛上强调。
锂离子动力电池不安全行为的发生机制
艾新平分析指出，锂离子动力电池除了正常的充放电反应外，还存在很多潜在的放热副反应。当电池温度或充电电压过高时，很容易引发这些放热副反应。
主要的过热副反应包括：1.SEI膜在温度高于130℃时分解，使电解液在裸露的高活性碳负极表面大量还原分解放热，导致电池温度升高。这是引发电池热失控的根本原因。
2.充电态正极的热分解放热，及进一步由活性氧引发的电解液分解，加剧了电池内部的热量积累，促进了热失控。
3.电解质的热分解导致电解液分解放热，加快了电池温升。
4.粘结剂与高活性负极的反应。LixC6与PVDF反应的起始温度约为240℃，峰值290℃，反应热为1500J/g。
主要的过充副反应为，有机电解液氧化分解，产生有机小分子气体，导致电池内压增大，温度升高。
当放热副反应的产热速率高于动力电池的散热速率时，电池内亚及温度急剧上升，进入无法控制的自加温状态，即热失控，导致电池燃烧。电池越厚，容量越大，散热越慢，产热量越大，越容易引发安全问题。
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