锂离子动力电池商用化中应注意的安全问题及解决方法

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”，武汉大学教授艾新平在11月8日于上海举行的第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。

锂离子动力电池不安全行为的引发因素

主要包括下述3种情况引起的短路：①隔膜表面导电粉尘、正负极错位、极片毛刺和电解液分布不均等工艺因素;②材料中金属杂质;③低温充电、大电流充电、负极性能衰减过快导致负极表面析锂，振动或碰撞等应用过程。

此外，还有大电流充电导致的局部过充，极片涂层、电液分布不均引起局部过充，正极性能衰减过快等过充因素。