钜大LARGE | 点击量：752次 | 2021年04月09日
最常使用的锂离子电池 安全隐患大不大呢？
锂离子电池在各种数码电子产品中都有，作为一种充电电池，比起传统的水溶液二次电池，锂离子电池比能量高、寿命长以及污染小等特点使得它得到广泛的应用。但是，这些特点也成为了锂离子电池的致命伤，特别是比能量高。那么锂离子电池都有什么安全隐患呢？
针刺、短路、挤压
当锂离子电池出现短路、针刺或挤压的时候，会导致内部隔膜破裂从而引发温度突然爆炸式升高，最终出现爆炸的情况，特别是安全性能差的锂离子电池，这个时间将会更加短，一般5秒左右就会爆炸。
热冲击
所谓的热冲击就是环境温度突然升高的现象，假如温度较高，那么会导致锂离子电池负极表面SEI膜出现分解，从而引发放热反映，电池散热假如不好，那么内部温度就会迅速升高，从而出现爆燃现象。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
过充
假如对锂离子电池进行过充，那么多余的电能会转化为热能，因此导致电池本体温度升高出现损坏的情况。往往这个问题会出现在一些没有过充保护的充电器或电子产品上。
厂商的安全措施
锂离子电池有这么多问题，自然是要有足够的安全措施才行的。厂商一般会采用常见的三种安全手段，一是热封闭隔膜，当出现针刺或挤压的时候，能够保证隔膜迅速黏连，阻止内部的化学反应。二是随着温度升高而电阻变大的PTC电阻，当电池出现问题时，电阻变大，从而减小电流，保障电池安全，这点类似于保险丝。三是安全阀，假如电池内部气压增大，那么安全阀就会爆裂释放内部压力从而保证电池不会出现爆炸的情况，一般圆柱形电池的正极都有安全阀。
虽然厂商对锂离子电池使用了一些安全手段来保证电池的安全，但是当我们在使用的时候也是要特别注意才行，关于可更换电池的设备，尽量使用原装电池，同时充电时要保持通风散热，特别是手机，最好别放在床上充电，以免积热导致电池爆炸。在未来一段很长的时间内，锂离子电池依然是主流选择，而加强电池的安全性，也是目前多数厂商的努力方向，相信在不久后，锂离子电池变得更加安全。从科学层面而言，锂离子电池爆炸的原因通常是电极表面锂沉积不均匀导致枝晶（dendrites）生长，使得电池的充放电效率降低，甚至电池内部出现短路，从而引发电池故障或安全隐患。科学家们都在试图找到解决方法。日前，我国学者提出采用一种微球（microspheres）结构捕获锂，来限制锂沉积和抑制枝晶生长（dendritegrowth）。
由于枝晶生长受到抑制，所以在经过200多次充放电后，电极仍能保持99%的高电镀/剥离效率，这不仅有助于延长锂离子电池的寿命，也可有效提高安全性。
上述研究来自中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室的研究员郭玉国的研究团队。该研究已于日前在美国化学学会期刊的《纳米快报》（
郭玉国团队提出的具体方法是，通过微球结构（microsphere）来俘获锂，以限制其沉积并抑制枝晶生长。其所制备的微球为碳纳米管和多孔二氧化硅保护层的复合材料，实验证明，这种结构的复合材料关于控制锂沉积行为是十分有效的。另外，绝缘涂层还可防止电子集中流动并减少形成热点的可能性。
据了解，郭少军课题组通过借鉴自然界中蚁穴结构能够快速交换空气的特点，设计出了一种有特殊官能团修饰的二氧化硅为骨架的离子凝胶电解质。这种仿生离子凝胶电解质具有快速传输锂离子的能力，而且能够在金属锂负极表面自发地形成颗粒富集层，从而有效地抑制锂枝晶的生长。该成果为利用仿生概念设计高性能的金属锂离子电池供应了一种新思路。
