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锂电池的安全性能

锂电池的安全性能是一项非常重要的指标,因为电池在使用的过程中,往往与人体非常靠近。因此,锂电池的任何事故都会对人体和财产造成不同程度的损害。在世界上目前普遍采用的安全标准有美国的UL(Underwriter Laboratories)和欧洲共同体的IEC(International Electronic Commission) 。各个手机厂家可能有参照上述国际标准而自行制定的产品标准。中国也有自己的国标。因此,本公司生产的产品在安全性能的测试方面将要参照中国国标、UL、IEC和产品使用厂家自行颁布的标准。除此之外,还有日本标准SBA(Japan Storage Battery Association) ,国际航空组织标准ICAO(International Civil Aviation Organization) 和美国运输部标准(Department of Transport) 。这些标准尚未普遍采用,因此只作参考。

正电极

负电极

过充电

4OH-    2H2O   O2   4e-

2H2O   O2   4e-     4OH-

因此,镍氢电池中没有氧气的积累,不会产生内压力。与镍氢电池不同,锂电池不具有承受过充电的能力,而且在充电末期(接近4.2V时) 对任何过电压都非常的敏感。在锂电池三大元件中,正电极中活性材料所放出的能量最大,因此,正电极中活性材料的安全性最为引人注目。材料的安全性能可以用DSC(Differential Scanning Calorimeter)仪器进行测试和评定。该仪器是对被测试材料从室温逐步加热到高温(例如400°C) ,在此过程中测试材料与电解液的反应温度(脱氧温度)和放热能量。反应温度越低和放热能量越大,该材料就越不安全。

四种常用正极材料的脱氧温度和放热能量

正极材料

LiNiO2

LiCoO2

LiNiCoO2

LiMn2O4

脱氧温度(°C)

210

240

225

355

放热能量(J/g)

1100

650

780

150

锂电池爆炸的可能机理:有许多可能的因素造成锂电池爆炸,例如锂电池内部的短路或其他副反应。但是归根结底,都是使温度骤然升高,电解液在高温和电化学催化条件下与正负电极发生氧化反应,发生气化和骤然膨胀,当内压超过650psi钢壳的最高耐压时,该电池即发生爆炸。从电池的结构和元件来看,与一个炸弹相比较,负极石墨粉是引信,电解液 正极材料是炸药,钢壳是弹片。

PV = nRT

大约1毫升电解液可以产生10毫升气体。钢壳锂电池的内部空隙只有0.2毫升,因此,电解液在发生气化和骤然膨胀时所产生的能量将是巨大。

锂电池正极材料的温度宽容度与该材料的过充电宽容度相联系

电池的主要结构组成是什么?锂离子电池的电化学原理是什么?

各类电池的用途

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