动力型锂离子电池安全性问题分析.ppt - 361图书馆
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锂电池的安全隐患 从何而来? (1)锂离子电池的核心元素:活泼的金属元素Li。 在非正常情况下(如过充),Li+可能负极得到电子,作为金属锂析出,并聚 集成锂枝晶,刺破隔膜,连通正负极,引起电池内部短路。另外,在遇到空气或 水分时,析出的金属锂,也极其不安全的因素。

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锂电池的优势

  • 锂是自然界最轻的金属,比重仅及水的1/2,所以锂离子电池的质能比很高。一般是镉-镍电池的2~3倍、氢-镍电池的1~2倍

  • 锂原子/离子半径较小,体积比氢-镍电池小30%,它的体积比能量也很高。一般是镉-镍电池的2倍、氢-镍电池的1.5倍。

  • 第三,锂又具有最低的电负性,标准电极电位为- 3.045 V(以氢电极为参比而言)。所以,只要找到合适的正极材料,就可获得较高的电动势,目前它的工作电压为3~4伏,是镉-镍,氢-镍电池的3倍。

  • 与大部分化学电源采用水溶液作电解液不同,锂离子电池采用有机溶剂作电解液。因此,锂离子电池往往具有宽广的温度使用范围,一般20℃~60℃,尤其适合低温使用。而水溶液电池在接近0℃时,即因电解液凝固而完全报废。

  • 锂离子电池不含重金属元素(比如:铅酸电池中的Pb)和有毒元素(比如:镉-镍电池中的Ge),不会对环境造成污染,因而被称为绿色电池。

  • 锂离子电池的放电电压平坦,无记忆效应,自放电小,循环寿命长,也是它强有力的优势。

锂电池的安全隐患 从何而来?

(1)锂离子电池的核心元素:活泼的金属元素Li。

    在非正常情况下(如过充),Li+可能负极得到电子,作为金属锂析出,并聚

集成锂枝晶,刺破隔膜,连通正负极,引起电池内部短路。另外,在遇到空气或

水分时,析出的金属锂,也极其不安全的因素。

(2)锂离子电池的电解液:电导性差,可燃性、氧化还原性

溶液。

   锂电池的工作电压达3~4 V,传统水溶液的理论电解电压为1.23 V,在锂电池

的高电压下水早被电解了。因此,锂电池只能采用高抗压,高沸点的有机电解液。

   有机溶液普遍具有电导性差的缺点( 即电阻大),在短路和超负荷的工作下,

大电流将快速引起电池内部放热,引发电解液燃烧;而在过充、过放的情况下,

电解液被氧化或还原,产生大量气体,使密封的锂离子电池甚至有爆炸的危险! 

另外,电池内部升温与电池反应的加剧是一对正反馈恶性循环,导致电池短时间

内燃烧或爆炸。

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