锂电池安全隐患危险分析
1.电解液的溶剂
1) 锂电池的电解液(电解质盐LiPF6 )溶剂主要组成是碳酸烷基酯,如碳酸二甲酯(DMC),碳酸二乙酯(DEC),碳酸甲乙酯(EMC)等,都是沸点很低的可燃液体,遇火易燃烧 。
2) 六氟磷酸锂(LiPF6) 有腐蚀作用。不可燃性,加热和酸类进行反应会产生有害的氟化氢。腐蚀性的氟化氢。氟化氢和金属反应会产生爆炸性的气体。
3) 产生火花点燃电解液,进而殃及塑料机身和与之接触的易燃物,造成火灾;
4) 引起电池内温度急骤上升,电池内空间很狭小,可能因压力增加而爆炸;
5) 电池内温度上升较慢,电池外壳逐渐溶化,使有腐蚀性的电解液泄漏。 2.储电的负极
充好电的负极储存了多量的强还原性物质碳化锂(嵌层化合物等),LiC6的电位接近-3.0V,还原剂与金属锂差不多,遇水即可燃烧。 3.枝晶
在一些设计或制作不好的锂电池中,长期循环会形成枝晶,锂金属沉积出来,形成粉末状单质(通常是电极边缘的灰黑色粉末),遇到空气即可燃烧,非常危险。
4.电解液分解
1) 在多种情况下,锂电池的电解液会产生气体,如电解液在循环充放电的过程中,不断与电极互相作用可能产生分解放出; 2) 电解液中带有水分等杂质时,在充电时水分或酸被分解产生气体; 3) 电解质盐LiPF6在高温下也可能分解,分解放出气体等等。这种气体在电池内部会形成压力,积累太多可能导致电池变形、泄漏甚至爆炸。 5.内部短路
1) 当电池的正负极之间隔膜被意外刺破(如枝晶生长,外力作用)导致正负极直接连通时,即为内部短路,大量能量在电池内部释放,很容易燃烧或爆炸。
2) 要求其厚度,厂家,空气渗透性(隔膜中孔的曲折程度,空气渗透性稳定,有利于提高锂离子电池的循环性能 ),孔隙率(适当的孔隙率能保证隔膜吸附足够的电解液,提高离子电导率 ),自闭温度,熔融温度,热性能,力学性能(隔膜的抗拉强度应保证在电池卷绕时不被拉断 )。 6.外壳破坏
液锂电池通常用钢壳或铝壳封装锂离子电池。通常情况下没有什么问题,外壳也比较坚固。但在某些情况下,如充电设备或保护电路出现故障产生过充电,电池内部隔膜被刺穿导致内部短路等,导致电池内部温度迅速上升,压力也急剧增加,这时可能出现安全阀失灵或来不及动作,就会发现具破坏力的爆炸。对于铝塑复合膜包装的电池,
如果包装膜被刺破、割破,可能发生电解液的泄漏。 7.过充电
锂离子电池中在某些情况下,如外部电路故障或未使用保护时,则可能因为各种原因产生气体:
1) 正极被过度放电而释放O2,同时电极材料转变成不能再充电的形态,容量会明显下降。
2) 电解液分解。这是产生气体的主要原因。可能产生的气体有二氧化碳,一氧化碳,甲烷,乙烷,乙烯等。
3) 其它原因。如温度高时电解液汽化本身的蒸汽,添加剂产生的副反应等。 8.电解液的毒性
锂离子电池中最常用的电解质盐为六氟磷酸锂LiPF6,它的电导率比较好,在有机溶剂中的溶解度高,耐氧化性好,是目前最重要的锂离子电解液电解质盐。但是它具有毒性,与水会反应生成有害的氢氟酸等,对环境和人的伤害性很大。
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