锂离子电池安全性分析

锂离子电池充放电保护介绍

锂离子电池供电设备的安全性是人们目前最为关注的问题，所以对其的保护就非常重要。锂离子电池的保护重要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。

1.过充电保护

当充电器对锂离子电池过充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状态。为此，保护器件需监测电池电压，当其到达电池过充电压时，即激活过充电保护功能，中止充电。

2.过放电保护

为了防止锂离子电池的过放电状态，当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时，即激活过放电保护，中止放电，并将电池保持在低静态电流的待机模式。

3.过电流及短路保护

当锂离子电池的放电电流过大或短路情况出现时，保护器件将激活过电流保护功能。

锂离子电池安全性分析

锂离子电池出现安全性问题可归结为2大方面的原因：一是锂离子电池自身特点决定的；二是由于突发事件或电池应用不当造成的。锂离子电池内部存在着一系列潜在的放热反应，这是诱发锂离子电池安全问题的根源。

1.锂离子电池的自身原因

锂离子电池自身特点是决定其安全性的根本因素[3-4]：①由于能量密度很高，锂离子电池很容易由于热失控导致不安全行为发生；②锂离子电池在过充时，由于正极材料脱锂，结构发生变化，使其具有强氧化能力；或者正极材料直接放出氧，使电解液中的溶剂发生强烈氧化；负极表面固体电解质界面（SEI）膜的分解，负极析出的金属锂与电解液的反应，这些过程放出的热量假如积累可能会引发热失控；③锂离子电池电解液大多为有机溶剂，重要成分为碳酸酯类，闪、沸点都很低，在4.6V左右易被氧化，若出现泄漏等情况，容易引起电池着火，甚至燃烧和爆炸等；④锂离子电池中粘结剂的晶化、铜枝晶的形成以及活性物质剥落等均易造成电池内部短路，带来安全隐患。

2.突发事件或滥用原因

在一些突发事件如电池过充电、针刺穿透、挤压，以及高温环境等情况下，电极和有机电解液容易发生化学反应，如SEI膜的分解、有机电解液的氧化、还原，正极的分解，正极分解出现的氧气进一步与有机电解液反应等。这些反应出现的大量热量假如不能及时散失到周围环境中，必将导致热失控的出现，最终导致电池的燃烧和爆炸等。